border=0


border=0

Vlastnosti hydraulických pohonov a ich rozsah

V modernej technológii sa najčastejšie používajú štyri typy pohonov: elektrické, mechanické, hydraulické a pneumatické. Všetky z nich sú určené na ten istý účel: na ovládanie týchto alebo týchto pracovných telies zložitých strojov a na riadenie pohybu týchto telies.

Pre správnu orientáciu pri výbere typu pohonu pre konkrétne pracovné teleso stroja musíte poznať vlastnosti a základné technické a prevádzkové parametre všetkých existujúcich druhov pohonov. Iba na základe porovnávacej analýzy si môžeme zvoliť najlepšiu možnosť pre konkrétny prípad.

Keď už hovoríme o vlastnostiach hydraulických pohonov, je predovšetkým potrebné poznamenať, že majú úspešnú kombináciu mnohých vlastností, ktoré sú pre techniku ​​veľmi cenné, a to:

1. Nechajte plynulo a v širokom rozsahu regulovať rýchlosť kontrolovaného pracovného telesa v oboch smeroch.
Pre moderný hydraulický pohon je regulačný rozsah
,

Elektrické pohony generátorového motora typu DC umožňujú plynulé riadenie rýchlosti pohybu iba v rozsahu od 10 do 30. Elektrické pohony s elektrickým zosilňovačom majú Demu = 200, avšak výkon hromadne vyrábaných elektrických pohonov s EMU je obmedzený na 50 kW.

Mechanické variátory rýchlosti majú obvykle Dmv = 5 × 10 av zriedkavých prípadoch čisto špeciálny dizajn, až do 100. Trojfázové pohony tyristorov majú Dti = 200 × 2000, ale zatiaľ sú k dispozícii v obmedzenej mierke pre výkon do 10 kW. Pneumatické pohony sú kvôli príliš „mäkkým“ mechanickým vlastnostiam spôsobeným stlačiteľnosťou plynu vo väčšine prípadov sotva vhodné na reguláciu otáčok. Preto sú hydraulické pohony v regulačnom rozsahu bezkonkurenčné.

2. Jednoduché a spoľahlivé. Hydraulické ovládacie zariadenia majú v jednoduchosti, spoľahlivosti a rozmeroch najlepší výkon. Tieto dve vlastnosti (široký DGP - jednoduchosť a spoľahlivosť pri kontrole) boli v podstate rozhodujúce pri výbere hydraulického ovládača ako výkonného spojenia pre synchrónne sledovanie systémov pripevnenia protilietadlových zbraní (1942 - USA) a protilietadlových odpalovacích zariadení (70. roky) určených na odpálenie rakiet. s vodiacou hlavou pre nízko letiace ciele.

3. Majú nízku zotrvačnosť. Zotrvačnosť hydromotora pôsobiaceho ako ovládač pohonu je 5-10 krát alebo menej ako zotrvačnosť najlepších moderných elektromotorov s rovnakým výkonom. Táto okolnosť bola hlavným dôvodom toho, že hydraulické systémy sa používajú na riadenie potreby takmer všetkých moderných vysokorýchlostných lietadiel a mnohých typov rakiet. Zároveň sila hydraulických riadiacich systémov na moderných vojenských lietadlách dosahuje 1 000 alebo viac kilowattov.

4. Majte nízku hmotnosť a rozmery na jednotku prenášaného výkonu. V prípade moderných hydraulických pohonov na rôzne účely je pomer hmotnosti k výkonu v rozsahu Ggg = 1 - 25 kg / kW (univerzálny Ggg = 10 - 25 kg / kW). Vďaka tejto kvalite bolo možné vytvoriť jednotlivé hydraulické jednotky prenášajúce výkon až do 4000 kW a vyvíjajúce sily až do 75 000 ton. Ostatné typy pohonov sú výrazne nižšie ako hydraulické pohony, čo sa týka hmotnosti a celkových parametrov. Napríklad pre nastaviteľné elektrické pohony rôznych typov Gal = 50 - 80 kg / kW.

5. Zapečatené. Preto nevyžadujú každodennú starostlivosť a môžu pracovať nielen v atmosfére, ale aj hlboko pod vodou. Táto kvalita urobila hydraulický pohon prakticky nevyhnutným v riadiacich systémoch pre rôzne mechanizmy moderných ponoriek.

6. Umožnite veľmi jednoduché a spoľahlivé prostriedky na premenu rotačného pohybu na priamočiary vratný a rotačný pohyb. Túto kvalitu majú všetky typy ozubených kolies - hydraulické nie sú k nim horšie.

7. majú pomerne prísne mechanické vlastnosti. Samozrejme, menej tuhé ako niektoré mechanické prevody, napríklad reťazové, ale zvyčajne niekoľkokrát tuhšie ako jednosmerné elektrické pohony a pneumatické pohony.

8. Majú dobrú agregáciu. Relatívne ľahké zostavenie do samostatných blokov a zostáv. V tomto parametri sú na druhom mieste len pre elektrické systémy.

9. Môžu prenášať mechanickú energiu súčasne alebo postupne z ľubovoľného zdroja (elektromotor, nafta, človek). Zároveň nie sú potrebné žiadne spínacie operácie, čo sa dosiahne začlenením najjednoduchších zariadení nazývaných spätné ventily do systému. Schopnosť simultánneho alebo postupného prenosu mechanickej energie z rôznych zdrojov bez spínacích operácií nemá hydraulický pohon v strojárskom priemysle v podstate obdoby. Táto kvalita je veľmi dôležitá pre jednotky vojenského vybavenia, kde sa vždy vyžaduje duplikácia a redundancia vrátane zdrojov energie.

10. Relatívne ľahostajné voči vibráciám a žiareniu. Z tohto hľadiska sú takmer rovnocenné mechanickým a pneumatickým jednotkám.

11. Uľahčujú vyriešenie problému ochrany mechanizmu pred preťažením zahrnutím poistných ventilov do systému, ktoré sú ochrannými zariadeniami s malou zotrvačnosťou, ktoré sa opakujú.

12. Ochrana pred iskrami a prachom Pre túto kvalitu sú ekvivalentné mechanickým prevodom.

13. Je schopný akumulovať energiu počas prestávok, voľnobehu a brzdenia. Je pravda, že hydraulické akumulátory sú, pokiaľ ide o celkové a hmotnostné parametre, nižšie ako mechanické a elektrické akumulačné zariadenia.

14. Pri použití hydraulického ovládača je oveľa ľahšie a jednoduchšie vyriešiť problémy nezvratnosti mechanizmu v núdzových situáciách a v čase plánovaného zastavenia.

15. Majú schopnosť nepretržite odvádzať teplo z najviac zaťažených jednotiek a častí do životného prostredia. Pri použití hydraulického ovládača sa spravidla nevyžadujú špeciálne chladiace systémy.

Z vyššie uvedeného je ľahké vidieť, že hydraulické pohony sú porovnávané s elektrickými, mechanickými; Pneumatické jednotky podobného účelu majú výrazne väčší počet pozitívnych vlastností pre strojárstvo.

Nemalo by sa však vziať do úvahy, že hydraulické pohony sú vo všeobecnosti najlepšie pohony pre všetky stroje a ich pracovné telá, majú tiež významné nevýhody. Patria sem:

1. Vysoké náklady , najmä objemové hydraulické pohony. Je potrebné poznamenať, že vysoké náklady sú čiastočne dočasným javom spojeným s malou sériovou výrobou hydraulických pohonov.
Napríklad v USA sa vyprodukuje trikrát viac hydraulických zariadení ako v Rusku. Stojí to, samozrejme, asi 4-krát menej.
2. Nejednoznačnosť hodnôt účinnosti hydraulických pohonov s rôznymi metódami riadenia. Navyše pre relatívne lacné pohony s reguláciou plynu je účinnosť veľmi nízka (0,2 až 0,3), pre pohony s reguláciou hlasitosti v priemere 0,7 až 0,75. DC elektrické pohony majú účinnosť 0,55 × 0,6, kvalitné mechanické variátory až 0,8 až 0,85.
3. Závislosť mechanických charakteristík a účinnosti od stupňa opotrebenia, od charakteru zaťaženia pohonu a od fyzikálnych vlastností kvapaliny
V mnohých prípadoch nás tieto okolnosti nútia viesť disk s zjavne vysokou silou, čo prirodzene zvyšuje jeho hmotnosť a rozmery.
4. Relatívna zložitosť jednotiek a vysoká presnosť výroby jednotlivých prvkov a častí hydraulického pohonu. Na jeho výrobu potrebujete vysokú výrobnú kultúru a vysokokvalifikovaných pracovníkov. Hydraulické pohony sa v teréne nedajú opravovať.
5. Použitie horľavých kvapalín (minerálnych olejov) ako pracovného prvku (zvyčajne ), ktoré sú pre vojenské zariadenia nepriaznivou okolnosťou.
7. Neschopnosť zabezpečiť dlhé zaparkovanie pracovného tela v danej polohe.

Preto pri výbere typu pohonu pre určité mechanizmy by sa mala vykonať štúdia uskutočniteľnosti. V tomto prípade je pri porovnaní hydraulického pohonu s inými typmi jednotiek podobného účelu potrebné zohľadniť nielen jeho kladné a záporné vlastnosti, ale aj všetky dôsledky, ktoré budú sprevádzať prevádzku stroja vybaveného hydraulickým pohonom (prevádzkové náklady, efektívnosť, ľahká údržba, spoľahlivosť pri prevádzke atď.) atď.).

Je potrebné poznamenať, že najkomplexnejší a najracionálnejší spôsob, ako uspokojiť rôzne požiadavky na mechanizmy niektorých moderných strojov, je možný iba s použitím kombinovaných elektrohydraulických, elektrohydromechanických a dokonca aj elektro-pneumaticko-hydromechanických riadiacich systémov, ktoré kombinujú nízko-výkonové elektronické (elektromagnetické alebo pneumatické) zariadenia s hydraulickými a hydromechanickými zariadeniami, určené na prenos relatívne veľkých kapacít.
Podľa zahraničných technických časopisov je výroba hydraulických zariadení na Západe jedným z najúspešnejších rozvojových odvetví. Táto skutočnosť je predovšetkým dôsledkom flexibility hydraulického pohonu, pokiaľ ide o jeho dokovanie elektronickými zariadeniami s relatívne vysokou účinnosťou, najširším regulačným rozsahom, prijateľnými rozmermi a schopnosťou akumulovať energiu počas pauzy a brzdenia.

Pozrime sa podrobne na niekoľko príkladov použitia hydraulických pohonov.

1. Pre palubné riadiace systémy najmodernejších vysokorýchlostných lietadiel bol hydraulický pohon ako pohon zvolený hlavne pre svoju nízku zotrvačnosť, jednoduchosť a spoľahlivosť ovládania, ako aj relatívne menšiu hmotnosť a celkové parametre.
Nízka zotrvačnosť hydraulických ovládačov umožňuje ovládať rýchlo sa pohybujúci objekt s požadovanou presnosťou a spoľahlivosťou a malé hmotnosti a rozmery poskytujú priamy ekonomický efekt.
2. Moderné samohybné odpalovacie jednotky na odpálenie balistických rakiet sú vybavené hydraulickými pohonmi na zdvíhanie, zavesenie a vyrovnanie, pretože tieto disky majú relatívne malé rozmery a prekonávajú veľmi veľké zaťaženie pri relatívne nízkych nákladoch na energiu. Nakoniec tak môže byť štartovacia jednotka kompaktná a celkom ovládateľná. Na jeho výrobu je potrebných menej kovu a menej paliva a čas na presun.
3. Hydraulický ovládač sa ukázal byť nevyhnutným v servopohonoch navádzaných protilietadlovými navádzačmi, vďaka schopnosti plynulo regulovať rýchlosť objektu v širokom rozsahu, poskytuje presné spracovanie príkazového signálu a je schopný odolať niekoľkým preťaženiam krútiaceho momentu s obmedzenou spotrebou energie.
4. Riadiace stroje námorných plavidiel sú konštruované na základe hydraulického pohonu. Náklady na loď sa, samozrejme, zvýšili. Vlastná hmotnosť lode sa zároveň znížila o 5–10 ton a účinnosť riadenia sa zvýšila o 10–20%. Preto sa užitočné zaťaženie zvýšilo a náklady na energiu pre vlastné potreby lode sa znížili. Zistilo sa, že zvýšenie ceny lode sa vyplatí za 3 až 5 rokov. Keďže jeho „aktívny“ život dosahuje 30 a viac rokov, dostáva štát ako celok významný ekonomický efekt.
5. Vo všetkých vyspelých krajinách sveta sa výroba hydrofikovaných traktorov čoraz viac rozširuje. Náklady na hydrofikovaný traktor sú samozrejme vyššie ako obvykle. Hydrofifikácia však zlepšuje pracovné podmienky vodiča traktora, dramaticky zvyšuje výrobné kapacity traktora a odstraňuje potrebu personálu takzvaného prívesu na množstvo poľných prác. Spoločnosť nakoniec získa obrovský ekonomický efekt, hoci počiatočné náklady na výrobu traktorov s namontovaným náradím sa výrazne zvýšia.
6. Môžete tiež uviesť príklady použitia hydraulických pohonov v sklápačoch, domových domoch, domoch, v mechanizmoch na stavbu mostov, v jednotkách na prekládku lodí cez priehrady elektrární atď.





Prečítajte si tiež:

Laminárny prietokový režim v guľatej rúre

Úplná strata hlavy krátka

Turbulentný tok v kanáloch s konštantným prierezom

Režimy prúdenia tekutín v potrubiach a základy podobnosti

Bernoulliho rovnica pre pramienok perfektnej tekutiny

Späť na index: Hydraulické systémy a hydraulické stroje

2019 @ edudocs.pro