Устройство простейшего гидропривода

Что такое гидропривод

Гидропривод - совокупность устройств, предназначенная для приведения в движение механизмов и машин посредством жидкости по давлением.

Гидропривод обычно включает в состав один или несколько гидродвигателей, источники энергии жидкости, управляющую аппаратура, соединительные линии. Основные элементы гидравлического привода представлены в ГОСТ 17752-81.

Работа гидропривода основана на принципе гидравлического рычага.

Гидравлический рычаг

Гидравлический рычаг позволяет в десятки и даже сотни раз увеличить прилагаемое усилие. Рассмотрим систему.

Гидравлический рычаг

Гидравлический рычаг

Поршень 1 малого диаметра установлен в полости 1, поршень 2 большего диаметра - в полости 2. Жидкость может спокойно перетекать из полости 1 в полость 2 и наоборот. Определим давление Р1, которое можно создать приложив усилие F1 к поршню площадью А1:

P1=F1/A1

Определим с каким усилием при этом сможет перемещаться поршень 2 площадью А2:

F2=P2∙A2

Согласно закону гидростатики давление в сообщающихся сосудах 1 и 2 будет одинаковым.

P1=P2=P

Определим связь усилий F1 и F2 в рассматриваемой системе:

F2=F1∙A2/A1

Изменяя соотношение площадей А1 и А2 можно влиять на соотношение усилий F1 и F2. Если площадь А2 больше чем А1, то и усилие F2 будет больше, чем F1.

Увеличение усилия в гидравлическом, как и в механическом рычаге, происходит за счет уменьшения перемещения. В рассматриваемой в системе, поршень переместившись 1 на расстояние l1 вниз, вытеснит объем:

V=A1∙l1

Этот объем жидкости заставит переместится поршень 2 вверх на расстояние:

l2=V/A2

Определим связь перемещений l1 и l2:

l2=l1∙A1/A2

Если площадь А2 больше чем А1, то перемещение l2 будет меньше чем l1.

Простейший гидропривод

Гидропривод не получил бы такого широкого применения, если бы не удалось компенсировать уменьшение перемещения при увеличении усилия. Сделать это помогают различные гидравлические элементы, самые простые из них - обратные клапаны - устройства допускающие течение жидкости в одном направлении и перекрывающие ток в обратном.

Добавим в рассматриваемую систему бак (Б) и два обратных клапана, один из них (КО1) будет позволять перетекать жидкости из бака в полость под поршнем 1 и не допустит ее возврата в бак, а другой (КО2) будет допускать только течение жидкости от поршня 1 к поршню 2.

Во время движения поршня 1 вниз жидкость через клапан КО2 будет поступать под поршень 2. При достижении нижнего положения поршень 1 остановится и начнет перемещаться вверх, клапан КО2 не позволит перетечь жидкости из под поршня 2, а клапан 2 откроется выпуская жидкость из бака в полость 1.Достигнув верхнего положения поршень 1 начнет перемещаться вниз - цикл повторится.

Таким образом можно переместить поршень 2 на нужное расстояние и компенсировать потерю в перемещении при увеличении усилия, нарастив число циклов.

В рассматриваемой системе невозможно вернуть поршень 2 в исходное нижнее положение. Добавим кран или распределитель (Р), который будет открывать канал для возврата жидкости из под поршня в бак.

Для защиты системы от чрезмерного роста давления добавим предохранительный клапан (КП).

Полученную систему можно считать простейшим гидравлическим приводом.

Полученную систему можно считать простейшим гидравлическим приводом.

Источником энергии в данном случае является поршень 1, он выполняет роль насоса (Н), выходным звеном, совершающим линейное перемещение, является поршень 2, он выполняет роль гидроцилиндра (ГЦ).

Применение гидравлического привода

Гидропривод получил широкое применение в различных областях промышленности. Рассматриваемая нами схема с небольшими доработками быть использована:

  • Гидравлического домкрата

  • Пресса

  • Привода стрелы подъемного механизма (автокрана, экскаватора)

  • Зажимного устройства станка

Достоинства гидропривода

Высокая скорость реакции на сигнал; Возможность бесступенчатого управления скоростью движения выходных звеньев исполнительных механизмов; Простота реализации вращательного и линейного движения, а также простота преобразования вращательного движения в линейное и наоборот; Независимость скорости движения исполнительных механизмов от нагрузок; Простота реализации защиты от перегрузок; Простота реализации охлаждения; Высокая долговечность и надежность при правильном обслуживании;

Недостатки гидропривода

  • Сложность некоторых элементов гидросистем

  • Высокие требования к технологии изготовления элементов гидропривода

  • Гидравлический привод более прихотлив в эксплуатации по сравнению с механическим

  • Высокие требования к квалификации обслуживающего персонала

  • Высокая стоимость

Роман Саливанов04 февраля 21:45