Общая характеристика гидравлических средств автоматизации

Общая характеристика гидравлических средств автоматизации

Гидравлические системы – это комплексы гидравлических устройств, обеспечивающих высокую интенсивность работ, выполняемых промышленным оборудованием. Они являются важными элементами литейного, прессового, транспортировочного оборудования, устанавливаются в металлообрабатывающих станках и конвейерах. Принцип работы гидросистем заключается в преобразовании механической энергии приводного двигателя в гидравлическую и передаче мощности к рабочим органам промышленного оборудования. В металлорежущих и других станках гидравлика обеспечивает оптимальный режим функционирования, благодаря возможности бесступенчатого регулирования, обеспечению плавных движений и эффективной автоматизации процессов.

В гидравлических элементах АСУ используется потенциальная энергия давления жидкости, которая преобразуется в механическую энергию перемещения рабочих органов, служащую выходным сигналом системы. Рабочей жидкостью в гидравлических системах обычно служит масло или вода. Применение масла естественно в АСР двигателей, где тоже самое масло используется в смазочной системе. Вода (конденсат) используется в пароэнергетических установках, где она применяется в качестве рабочего тела. При этом предъявляются жёсткие требования к очистке воды, используемой в регуляторах.

Гидравлическую систему в современном мире активно используют в:

• промышленной сфере - в качестве конструкционного элемента металлорежущих станков, прессах, тяжёлых манипуляторах или комплектующего механизма, с помощью которого выполняются разрузочно-погрузочные или транспортировочные работы;
• авиакосмической сфере — активно применяется в шасси и различного рода системах управления;
• сельскохозяйственной отрасли. Главным назначение гидравлической системы является преобразование гидравлической энергии в механическую энергию, тем самым позволяя использовать разнообразные навесные агрегаты на такой спецтехнике как трактор или бульдозер, которые активно задействованы в аграрии;
• автомобилестроении — применяется в тормозной системе транспортного средства;
• разнообразной специализированной технике (строительной, горнодобывающей, дорожной, лесозаготовительной, коммунальной и пр.);
• судовом оборудовании. Гидравлика задействована в рулевом управлении и турбинах.

С течением времени список отраслей, в которых всё чаще используют гидрооборудование только увеличивается, так как гидравлика это не только выгодно, но и надежно.

Гидросистема, назначение которой заключается в преобразовании энергии гидравлической в механическую, может быть закрытого или открытого типа. Открытый тип системы чаще всего имею устройства небольшой или средней мощности, закрытый тип предназначен для более сложных систем, где вместо гидравлического цилиндра задействован гидравлический двигатель.

Рабочий гидроцилиндр

Служит для преобразования гидравлической энергии в механическое движение рабочих органов. Может направлять жидкость в одном направлении (одностороннее действие) или в двух (двухстороннее действие). Конструктивные варианты – поршневые с одним или двумя штоками и плунжерные, однополостные и двухполостные, телескопические, специального исполнения для конкретной области применения. В конструкции цилиндра может присутствовать датчик линейного перемещения, обеспечивающий обратную связь в системах пропорционального или сервоуправления.

В сложных механизмах вместо гидроцилиндров устанавливают гидромоторы, в которые рабочая жидкость поступает из насоса, а потом возвращается в магистральный трубопровод. В зависимости от требуемых характеристик, гидравлические системы комплектуют лопастными, шестеренными, поршневыми гидродвигателями.

https://www.enerprom-spb.com/articles/elementy-gidrosistem/

Клапаны

Это механизмы, которые служат для регулирования пуска, остановки, интенсивности потока. Сервоприводные и пропорциональные клапаны осуществляют свои движения пропорционально подаваемому электрическому сигналу.

Насосы

Это оборудование служит для преобразования механической энергии гидропривода в давление рабочей жидкости востребовано в гидравлических системах различного вида. Для промышленной техники, эксплуатируемой в тяжелых условиях, обычно применяют динамические модели, устойчивые к посторонним включениям. Насосы бывают принудительного типа, по конструкции – поршневые (аксиальные и радиальные), шестеренные, лопастные. Производители также предлагают модели специального исполнения, например с пониженным уровнем пульсации и шума, способные выдерживать сложные эксплуатационные условия.

В зависимости от функционального назначения, в гидравлических системах присутствуют различные дополнительные элементы: фильтры (напорные, всасывающие, воздушные, сливные), блоки разгрузки, зарядные устройства, крепежные детали, маслоохладители и другие.

 

Гидравлические автоматические регуляторы и системы дистанционного управления собирают из стандартных элементов и узлов, к которым относятся: гидравлический регулятор автоматизация

• - измерительные устройства;
• - усилительные устройства, преобразующие сигнал по перемещению измерительного устройства в перепад давления рабочей жидкости;
• - исполнительные механизмы, в качестве которых обычно применяют гидравлические сервомоторы;
• - корректирующие элементы;
• - дроссельные клапаны для настройки времени сервомоторов и изодромов; обходные краны, позволяющие перепускать воду вне полостей сервомотора при переходе на ручное управление; сдвоенные клапанные блоки; возвратно-дроссельнные клапаны и др.

Варианты управления гидросистемами

Для конкретного привода выбирают наиболее удобный способ управления гидравлическими системами в зависимости от циклограммы функционирования гидросистемы, параметров нагрузки, количества регулируемых клапанов:

• Машинное. Его преимуществом является высокий КПД управляемых гидросистем, поскольку избытки жидкости при рабочем ходе не через напорный клапан не отводится. Однако такой способ руководства не подходит для систем механизмов, которые работают со знакопеременными или переменными нагрузками.
• Дроссельное. Такой вид управления подходит для гидросистем, в которых осуществляется несинхронное руководство несколькими гидромоторами. Часто применяется в системах с насосами постоянной производительности.
• Машинно-дроссельное. Обеспечивает высокий КПД системы и возможность управления работой нескольких гидромоторов.

 

Гидропривод

Гидроприводом называется совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение механизмов и машин посредством рабочей жидкости, находящейся под давлением, с одновременным выполнением функций регулирования и реверсирования скорости движения выходного звена гидродвигателя.

Гидроприводы могут быть двух типов: гидродинамические и объемные. В гидродинамических приводах используется в основном кинетическая энергия потока жидкости. В объемных гидроприводах используется потенциальная энергия давления рабочей жидкости.

Объемный гидропривод состоит из гидропередачи, устройств управления, вспомогательных устройств и гидролиний (рисунок 1).

Рисунок 1 - Состав объемного гидропривода

 

Объемная гидропередача, являющаяся силовой частью гидропривода, состоит из:

- объемного насоса (преобразователя механической энергии приводящего двигателя в энергию потока рабочей жидкости);

- объемного гидродвигателя (преобразователя энергии потока рабочей жидкости в механическую энергию выходного звена);

- гидроаккумулятора (гидроемкости, предназначенные для аккумулирования энергии рабочей жидкости, находящейся под давлением, с целью последующего ее использования для приведения в работу гидродвигателя);

- гидропреобразователя - объемной гидромашины для преобразования энергии потока рабочей жидкости с одними значениями давления р и расхода Q в энергию другого потока с другими значениями р и Q.

Устройства управления предназначены для управления потоком или другими устройствами гидропривода. При этом под управлением потоком понимается изменение или поддержание на определенном уровне давления и расхода в гидросистеме, а также изменение направления движения потока рабочей жидкости.

К устройствам управления относятся:

- гидрораспределители, служащие для изменения направления движения потока рабочей жидкости, обеспечения требуемой последовательности включения в работу гидродвигателей, реверсирования движения их выходных звеньев и т.д.;

- регуляторы давления (предохранительный, редукционный, переливной и другие клапаны), предназначенные для регулирования давления рабочей жидкости в гидросистеме;

- регуляторы расхода (делители и сумматоры потоков, дроссели и регуляторы потока, направляющие клапаны), с помощью которых управляют потоком рабочей жидкости;

- гидравлические усилители, необходимые для управления работой насосов, гидродвигателей или других устройств управления посредством рабочей жидкости с одновременным усилением мощности сигнала управления.

Вспомогательные устройства обеспечивают надежную работу всех элементов гидропривода. К ним относятся:

- кондиционеры рабочей жидкости (фильтры, теплообменные аппараты и др.);

- уплотнители, обеспечивающие герметизацию гидросистемы;

- гидравлические реле давления;

- гидроемкости (гидробаки и гидроаккумуляторы рабочей жидкости) и др.

Состав вспомогательных устройств устанавливают исходя из назначения гидропривода и условий, в которых он эксплуатируется.

Гидролинии (трубы, рукава высокого давления, каналы и соединения) предназначены для прохождения рабочей жидкости по ним в процессе работы объемного гидропривода. В зависимости от своего назначения гидролинии, входящие в общую гидросистему, подразделяются на всасывающие, напорные, сливные, дренажные и гидролинии управления.

Классификация гидроприводов

В зависимости от конструкции и типа входящих в состав гидропередачи элементов объемные гидроприводы можно классифицировать по нескольким признакам.

Рисунок 2 – Схемы гидроприводов: а) с объемным регулированием;

б) с дроссельным регулированием; в) нерегулируемый; г) с дроссельным

регулированием рабочего и холостого ходов

 

1. По характеру движения выходного звена гидродвигателя:

- гидропривод вращательного движения (рисунок 2, а), когда в качестве гидродвигателя применяется гидромотор, у которого ведомое звено (вал или корпус) совершает неограниченное вращательное движение;

- гидропривод поступательного движения (рисунок 2, б, в), у которого в качестве гидродвигателя применяется гидроцилиндр - двигатель с возвратно-поступательным движением ведомого звена (штока поршня, плунжера или корпуса);

- гидропривод поворотного движения (рисунок 2, г), когда в качестве гидродвигателя применен поворотный гидроцилиндр, у которого ведомое звено (вал или корпус) совершает возвратно-поворотное движение на угол, меньший 360.

2. По возможности регулирования:

- регулируемый гидропривод, в котором в процессе его эксплуатации скорость выходного звена гидродвигателя можно изменять по требуемому закону. В свою очередь регулирование может быть дроссельным (рисунок 2, б, г), объемным (рисунок 2, а), объемно-дроссельным или изменением скорости двигателя, приводящего в работу насос. Регулирование может быть ручным или автоматическим. В зависимости от задач регулирования гидропривод может быть стабилизированным, программным или следящим.

- нерегулируемый гидропривод, у которого нельзя изменять скорость движения выходного звена гидропередачи в процессе эксплуатации.

3. По схеме циркуляции рабочей жидкости:

- гидропривод с замкнутой схемой циркуляции (рисунок 2, а), в котором рабочая жидкость от гидродвигателя возвращается во всасывающую гидролинию насоса. Гидропривод с замкнутой циркуляцией рабочей жидкости компактен, имеет небольшую массу и допускает большую частоту вращения ротора насоса без опасности возникновения кавитации, поскольку в такой системе во всасывающей линии давление всегда превышает атмосферное. К недостаткам следует отнести плохие условия для охлаждения рабочей жидкости, а также необходимость спускать из гидросистемы рабочую жидкость при замене или ремонте гидроаппаратуры;

- гидропривод с разомкнутой системой циркуляции (рисунок 5.3, б, в, г), в котором рабочая жидкость постоянно сообщается с гидробаком или атмосферой. Достоинства такой схемы - хорошие условия для охлаждения и очистки рабочей жидкости. Однако такие гидроприводы громоздки и имеют большую массу, а частота вращения ротора насоса ограничивается допускаемыми (из условий бескавитационной работы насоса) скоростями движения рабочей жидкости во всасывающем трубопроводе.

4. По источнику подачи рабочей жидкости:

- насосные гидроприводы, в которых рабочая жидкость подается в гидродвигатели насосами, входящих в состав этих гидроприводов;

- аккумуляторные гидроприводы, в которых рабочая жидкость подается в гидродвигатели из гидроаккумуляторов, предварительно заряженных от внешних источников, не входящих в состав данных гидроприводов;

- магистральные гидроприводы, в которых рабочая жидкость подается к гидродвигателям от специальной магистрали, не входящей в состав этих приводов.5.5Преимущества и недостатки гидропривода

Изучите

Общая характеристика гидравлических средств автоматизации

Гидравлические системы – это комплексы гидравлических устройств, обеспечивающих высокую интенсивность работ, выполняемых промышленным оборудованием. Они являются важными элементами литейного, прессового, транспортировочного оборудования, устанавливаются в металлообрабатывающих станках и конвейерах. Принцип работы гидросистем заключается в преобразовании механической энергии приводного двигателя в гидравлическую и передаче мощности к рабочим органам промышленного оборудования. В металлорежущих и других станках гидравлика обеспечивает оптимальный режим функционирования, благодаря возможности бесступенчатого регулирования, обеспечению плавных движений и эффективной автоматизации процессов.

В гидравлических элементах АСУ используется потенциальная энергия давления жидкости, которая преобразуется в механическую энергию перемещения рабочих органов, служащую выходным сигналом системы. Рабочей жидкостью в гидравлических системах обычно служит масло или вода. Применение масла естественно в АСР двигателей, где тоже самое масло используется в смазочной системе. Вода (конденсат) используется в пароэнергетических установках, где она применяется в качестве рабочего тела. При этом предъявляются жёсткие требования к очистке воды, используемой в регуляторах.

Гидравлическую систему в современном мире активно используют в:

• промышленной сфере - в качестве конструкционного элемента металлорежущих станков, прессах, тяжёлых манипуляторах или комплектующего механизма, с помощью которого выполняются разрузочно-погрузочные или транспортировочные работы;
• авиакосмической сфере — активно применяется в шасси и различного рода системах управления;
• сельскохозяйственной отрасли. Главным назначение гидравлической системы является преобразование гидравлической энергии в механическую энергию, тем самым позволяя использовать разнообразные навесные агрегаты на такой спецтехнике как трактор или бульдозер, которые активно задействованы в аграрии;
• автомобилестроении — применяется в тормозной системе транспортного средства;
• разнообразной специализированной технике (строительной, горнодобывающей, дорожной, лесозаготовительной, коммунальной и пр.);
• судовом оборудовании. Гидравлика задействована в рулевом управлении и турбинах.

С течением времени список отраслей, в которых всё чаще используют гидрооборудование только увеличивается, так как гидравлика это не только выгодно, но и надежно.

Гидросистема, назначение которой заключается в преобразовании энергии гидравлической в механическую, может быть закрытого или открытого типа. Открытый тип системы чаще всего имею устройства небольшой или средней мощности, закрытый тип предназначен для более сложных систем, где вместо гидравлического цилиндра задействован гидравлический двигатель.