Υδραυλικός κινητήρας: συσκευή, σκοπός, αρχή λειτουργίας

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Οι υδραυλικοί μηχανισμοί έχουν χρησιμοποιηθεί από την ανθρωπότητα από την αρχαιότητα για την επίλυση διαφόρων οικονομικών και μηχανικών προβλημάτων. Η χρήση της ενέργειας των ροών ρευστού και της πίεσης είναι σχετική σήμερα. Η τυπική συσκευή του υδραυλικού κινητήρα υπολογίζεται για τη μετατροπή της μετατρεπόμενης ενέργειας σε δύναμη που επενεργεί στον σύνδεσμο εργασίας. Το ίδιο το σχέδιο οργάνωσης αυτής της διαδικασίας και οι τεχνικές και δομικές αποχρώσεις της εκτέλεσης της μονάδας έχουν πολλές διαφορές από τους συνηθισμένους ηλεκτρικούς κινητήρες, κάτι που αντικατοπτρίζεται τόσο στα πλεονεκτήματα όσο και στα μειονεκτήματα των υδραυλικών συστημάτων.

Συσκευή μηχανισμού

Η σχεδίαση του υδραυλικού κινητήρα βασίζεται στο περίβλημα, στις λειτουργικές μονάδες και στα κανάλια για την κίνηση των ροών υγρών. Το περίβλημα συνήθως τοποθετείται σε πόδια στήριξης ή στερεώνεται μέσω συσκευών ασφάλισης με δυνατότητες περιστροφής. Το κύριο στοιχείο εργασίας είναι το μπλοκ κυλίνδρων, όπουτοποθετείται μια ομάδα εμβόλων κάνοντας παλινδρομικές κινήσεις. Για να εξασφαλιστεί η σταθερότητα αυτής της μονάδας, η συσκευή υδραυλικού κινητήρα παρέχεται με σύστημα σταθερής πίεσης στον δίσκο διανομής. Αυτή η λειτουργία εκτελείται από ένα ελατήριο με αποτελεσματική πίεση από το μέσο εργασίας. Ο άξονας εργασίας που συνδέει τον υδραυλικό κινητήρα με το χειριστήριο εξόδου υλοποιείται με τη μορφή διάταξης με νάρθηκα ή με κλειδί. Οι βαλβίδες κατά της σπηλαίωσης και ασφαλείας μπορούν να συνδεθούν στον άξονα ως αξεσουάρ. Ένα ξεχωριστό κανάλι με βαλβίδα παρέχει αποστράγγιση υγρού και σε κλειστά συστήματα παρέχονται ειδικά κυκλώματα για την έκπλυση και την ανταλλαγή μέσων εργασίας.

Η αρχή του υδραυλικού κινητήρα

Το κύριο καθήκον της μονάδας είναι να εξασφαλίσει τη διαδικασία μετατροπής της ενέργειας του κυκλοφορούντος ρευστού σε μηχανική ενέργεια, η οποία, με τη σειρά της, μεταδίδεται μέσω του άξονα στα εκτελεστικά όργανα. Στο πρώτο στάδιο λειτουργίας του υδραυλικού κινητήρα, το υγρό εισέρχεται στην αυλάκωση του συστήματος διανομής, από όπου περνά στους θαλάμους του μπλοκ κυλίνδρων. Καθώς οι θάλαμοι γεμίζουν, η πίεση στα έμβολα αυξάνεται, με αποτέλεσμα να σχηματίζεται ροπή. Ανάλογα με τη συγκεκριμένη συσκευή του υδραυλικού κινητήρα, η αρχή λειτουργίας του συστήματος στο στάδιο της μετατροπής της δύναμης πίεσης σε μηχανική ενέργεια μπορεί να είναι διαφορετική. Για παράδειγμα, η ροπή σε αξονικούς μηχανισμούς δημιουργείται λόγω της δράσης των σφαιρικών κεφαλών και των υδροστατικών ρουλεμάν στα ρουλεμάν ώσης, μέσω των οποίων ξεκινά η λειτουργία του μπλοκ κυλίνδρων. Στο τελικό στάδιο τελειώνειένας κύκλος έγχυσης και μετατόπισης του υγρού μέσου από την κυλινδρική ομάδα, μετά τον οποίο τα έμβολα αρχίζουν να αντιστρέφουν τη δράση.

Σύνδεση σωληνώσεων με υδραυλικό κινητήρα

Τουλάχιστον, η κύρια διάταξη του μηχανισμού θα πρέπει να προβλέπει τη δυνατότητα σύνδεσης με τις γραμμές παροχής και αποστράγγισης. Οι διαφορές στον τρόπο υλοποίησης αυτής της υποδομής εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τις τεχνικές ρύθμισης της βαλβίδας. Για παράδειγμα, η συσκευή του υδραυλικού κινητήρα του εκσκαφέα EO-3324 παρέχει τη δυνατότητα διαίρεσης των ροών με βαλβίδα διακλάδωσης. Για τον έλεγχο των καρούλια των βαλβίδων, χρησιμοποιείται ένα σύστημα ελέγχου με σερβομηχανισμό με τροφοδοτικό πνευματικού συσσωρευτή.

Στα συμβατικά κυκλώματα, χρησιμοποιείται μια υδραυλική γραμμή αποστράγγισης, η πίεση στην οποία ρυθμίζεται μέσω μιας βαλβίδας υπερχείλισης. Ένα καρούλι διανομής (ονομάζεται επίσης καθαρισμού και έκπλυσης) με βαλβίδα υπερχείλισης χρησιμοποιείται σε υδραυλικούς κινητήρες με κλειστές ροές για την ανταλλαγή των λειτουργικών υγρών εντός του κυκλώματος. Ένας ειδικός εναλλάκτης θερμότητας και μια δεξαμενή ψύξης μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως προσθήκη για τη ρύθμιση του καθεστώτος θερμοκρασίας του υγρού μέσου κατά τη λειτουργία του υδραυλικού κινητήρα. Η συσκευή του μηχανισμού με φυσική ρύθμιση εστιάζει στη συνεχή έγχυση υγρού σε χαμηλή πίεση. Η διαφορά πίεσης στις γραμμές εργασίας του υδραυλικού συστήματος διανομής αναγκάζει το καρούλι ελέγχου να μετακινηθεί σε μια θέση όπου το κύκλωμα χαμηλής πίεσης επικοινωνεί με το υδραυλικό δοχείο μέσω της βαλβίδας υπερχείλισης.

Υδραυλικοί κινητήρες με γρανάζια

ΤέτοιαΟι κινητήρες έχουν πολλά κοινά με τις μονάδες αντλίας μετάδοσης, αλλά με διαφορά στη μορφή αφαίρεσης υγρού από την περιοχή ρουλεμάν. Όταν το μέσο εργασίας εισέλθει στον υδραυλικό κινητήρα, αρχίζει η αλληλεπίδραση με το γρανάζι, η οποία δημιουργεί μια ροπή. Ο απλός σχεδιασμός και το χαμηλό κόστος τεχνικής υλοποίησης έκαναν μια τέτοια συσκευή υδραυλικού κινητήρα δημοφιλή, αν και η χαμηλή απόδοση (απόδοση της τάξης του 0,9) δεν της επιτρέπει να χρησιμοποιηθεί σε κρίσιμες εργασίες παροχής ρεύματος. Αυτός ο μηχανισμός χρησιμοποιείται συχνά σε κυκλώματα ελέγχου προσάρτησης, σε συστήματα κίνησης εργαλειομηχανών και στην παροχή της λειτουργίας βοηθητικών σωμάτων διαφόρων μηχανών, όπου η ονομαστική ταχύτητα περιστροφής εργασίας είναι εντός 10.000 σ.α.λ.

Υδραυλικοί κινητήρες Gerotor

Μια τροποποιημένη έκδοση μηχανισμών γραναζιών, η διαφορά της οποίας έγκειται στη δυνατότητα απόκτησης υψηλής ροπής με μικρές διαστάσεις της δομής. Το σέρβις του υγρού μέσου γίνεται μέσω ειδικού διανομέα, με αποτέλεσμα ο οδοντωτός ρότορας να τίθεται σε κίνηση. Ο τελευταίος λειτουργεί σε έναν κύλινδρο και αρχίζει να κάνει μια πλανητική κίνηση, η οποία καθορίζει τις ιδιαιτερότητες του υδραυλικού κινητήρα gerotor, τη συσκευή, την αρχή λειτουργίας και το σκοπό αυτής της μονάδας. Το εύρος του καθορίζεται από την υψηλή κατανάλωση ενέργειας υπό συνθήκες λειτουργίας σε πίεση περίπου 250 bar. Αυτή είναι η βέλτιστη διαμόρφωση για μηχανές χαμηλής ταχύτητας, οι οποίες επιβάλλουν επίσης απαιτήσεις στην ηλεκτροτεχνική μηχανική όσον αφορά τη συμπαγή και βελτιστοποίηση σχεδιασμού σεσυνολικά.

Μοτέρ αξονικών εμβόλων

Μία από τις παραλλαγές της υδραυλικής μηχανής περιστροφικού εμβόλου, η οποία τις περισσότερες φορές προβλέπει την αξονική τοποθέτηση των κυλίνδρων. Ανάλογα με τη διαμόρφωση, μπορούν να βρίσκονται γύρω, παράλληλα ή με μικρή κλίση ως προς τον άξονα περιστροφής της μονάδας της ομάδας εμβόλων. Η συσκευή του υδραυλικού κινητήρα αξονικού εμβόλου αναλαμβάνει τη δυνατότητα αντίστροφης διαδρομής, επομένως, σε διατάξεις με επισκευασμένες μονάδες, είναι απαραίτητο να συνδέσετε μια ξεχωριστή γραμμή αποστράγγισης. Όσον αφορά τον εξοπλισμό-στόχο που λειτουργεί τέτοιους κινητήρες, περιλαμβάνει υδραυλικά μηχανήματα κίνησης, υδραυλικές πρέσες, κινητές μονάδες εργασίας και διάφορο εξοπλισμό που λειτουργεί με ροπή έως 6000 Nm σε υψηλή πίεση 400-450 bar. Ο όγκος του περιβάλλοντος εξυπηρέτησης σε τέτοια συστήματα μπορεί να είναι σταθερός και ρυθμιζόμενος.

Μοτέρ ακτινωτών εμβόλων

Πιο ευέλικτη και ισορροπημένη σχεδίαση υδραυλικού κινητήρα όσον αφορά τον έλεγχο υψηλής ροπής. Οι μηχανισμοί ακτινωτών εμβόλων διατίθενται με μονή και πολλαπλή δράση. Τα πρώτα χρησιμοποιούνται σε βιδωτές γραμμές για την κίνηση υγρών και χαλαρών αναρτήσεων, καθώς και σε περιστροφικές μονάδες μεταφορέων παραγωγής. Η συσκευή ακτινικού εμβόλου και η αρχή λειτουργίας ενός υδραυλικού κινητήρα μονής δράσης μπορούν να αντικατοπτρίζονται στον ακόλουθο λειτουργικό κύκλο: υπό υψηλή πίεση, οι θάλαμοι εργασίας αρχίζουν να ενεργούν στη γροθιά κίνησης, ξεκινώντας έτσι την περιστροφή του άξονα,μετάδοση προσπάθειας στον εκτελεστικό σύνδεσμο. Ένα υποχρεωτικό δομικό στοιχείο είναι ο διανομέας για την αποστράγγιση και την παροχή υγρού, σε συνδυασμό με τους θαλάμους εργασίας. Τα συστήματα πολλαπλών ενεργειών διακρίνονται απλώς από μια πιο περίπλοκη και ανεπτυγμένη μηχανική της αλληλεπίδρασης θαλάμων με έναν άξονα και τα κανάλια για τη διανομή υγρού. Σε αυτή την περίπτωση, υπάρχει ένας ξεκάθαρος διαχωρισμένος συντονισμός στη λειτουργία του συστήματος διανομής για μεμονωμένα μπλοκ κυλίνδρων. Η μεμονωμένη ρύθμιση στα κυκλώματα μπορεί να εκφραστεί τόσο με τις απλούστερες εντολές για την ενεργοποίηση/απενεργοποίηση βαλβίδων όσο και με μια σημειακή αλλαγή στις παραμέτρους της πίεσης και του όγκου του αντλούμενου μέσου.

Γραμμικός υδραυλικός κινητήρας

Μια παραλλαγή ενός υδραυλικού κινητήρα θετικού εκτοπίσματος που δημιουργεί μόνο εισερχόμενες κινήσεις. Τέτοιοι μηχανισμοί χρησιμοποιούνται συχνά σε κινητά αυτοκινούμενα μηχανήματα - για παράδειγμα, σε μια θεριζοαλωνιστική μηχανή, ένας υδραυλικός κινητήρας υποστηρίζει τη λειτουργία των εκτελεστικών μονάδων λόγω της ενέργειας ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης. Από τον κύριο άξονα εξόδου του σταθμού ηλεκτροπαραγωγής, η ενέργεια κατευθύνεται στον άξονα της υδραυλικής μονάδας, η οποία, με τη σειρά της, παρέχει μηχανική ενέργεια στα όργανα για τη συγκομιδή σιτηρών. Συγκεκριμένα, ο γραμμικός υδραυλικός κινητήρας είναι ικανός να αναπτύσσει δυνάμεις έλξης και ώθησης σε ένα ευρύ φάσμα πιέσεων και περιοχών εργασίας.

Συμπέρασμα

Τα μηχανήματα υδραυλικής ισχύος έχουν πολλά θετικά σημεία λειτουργίας, τα οποία εκδηλώνονται με διαφορετικούς τρόπους, ανάλογα με τον συγκεκριμένο σχεδιασμό της μονάδας. Οπότε ανη συσκευή gerotor του υδραυλικού κινητήρα είναι απλή και δεν απαιτεί σοβαρό κόστος συντήρησης, τότε οι αξονικές και ακτινικές σχεδιάσεις στις νέες εκδόσεις είναι πιο σχεδιασμένες για να επιτυγχάνουν υψηλές ροπές και να διατηρούν τους κατάλληλους δείκτες ισχύος, αλλά είναι πιο ακριβές στη συντήρηση. Για έναν αριθμό καθολικών δεικτών, υπάρχουν γενικά πλεονεκτήματα των υδραυλικών μηχανών έναντι των συσκευών μπαταρίας, ηλεκτρικών και ντίζελ, αλλά έχουν επίσης αδυναμίες, οι οποίες εκφράζονται σε σχετικά χαμηλή απόδοση και εξάρτηση από έμμεσους παράγοντες της διαδικασίας εργασίας. Αυτό αφορά την ευαισθησία των υδραυλικών στις αλλαγές θερμοκρασίας, το ιξώδες του μέσου εργασίας, τη ρύπανση κ.λπ.