Hidraulinis variklis: įrenginys, paskirtis, veikimo principas

2024 Autorius: Howard Calhoun | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-17 10:34

Hidraulinius mechanizmus žmonija naudojo nuo seniausių laikų spręsdama įvairias ekonomines ir inžinerines problemas. Skysčių srautų ir slėgio energijos panaudojimas yra aktualus šiandien. Standartinis hidraulinio variklio įtaisas apskaičiuojamas konvertuotos energijos pavertimui į jėgą, veikiančią darbinę grandį. Pati šio proceso organizavimo schema ir įrenginio vykdymo techniniai bei konstrukciniai niuansai turi daug skirtumų nuo įprastų elektros variklių, o tai atsispindi ir hidraulinių sistemų pliusuose, ir minusuose.

Mechanizmo įrenginys

Hidraulinio variklio konstrukcija pagrįsta korpusu, funkciniais mazgais ir kanalais, skirtais skysčių srautams judėti. Korpusas dažniausiai montuojamas ant atraminių kojų arba tvirtinamas per fiksavimo įtaisus su pasukimo galimybėmis. Pagrindinis darbinis elementas yra cilindrų blokas, kurdedama stūmoklių grupė, atliekanti abipusius judesius. Siekiant užtikrinti šio įrenginio stabilumą, hidraulinio variklio įtaisas aprūpintas pastovaus slėgio paskirstymo disku sistema. Šią funkciją atlieka spyruoklė su efektyviu darbinės terpės slėgiu. Darbinis velenas, jungiantis hidraulinį variklį su išėjimo valdikliu, yra susuktas arba surakintas mazgas. Prie veleno kaip priedus galima prijungti antikavitacijos ir apsauginius vožtuvus. Atskiras kanalas su vožtuvu užtikrina skysčio nutekėjimą, o uždarose sistemose yra numatytos specialios grandinės plovimui ir darbo terpės keitimui.

Hidraulinio variklio principas

Pagrindinė įrenginio užduotis – užtikrinti cirkuliuojančio skysčio energijos pavertimą mechanine energija, kuri, savo ruožtu, per veleną perduodama vykdomiesiems organams. Pirmajame hidraulinio variklio veikimo etape skystis patenka į paskirstymo sistemos griovelį, iš kurio patenka į cilindrų bloko kameras. Kameroms prisipildžius, didėja slėgis stūmokliams, todėl susidaro sukimo momentas. Priklausomai nuo konkretaus hidraulinio variklio įtaiso, sistemos veikimo principas slėgio jėgos pavertimo mechanine energija etape gali skirtis. Pavyzdžiui, sukimo momentas ašiniuose mechanizmuose susidaro dėl sferinių galvučių ir hidrostatinių guolių veikimo ant traukos guolių, per kuriuos prasideda cilindrų bloko veikimas. Paskutiniame etape baigiasiskystos terpės įpurškimo ir išstūmimo iš cilindrinės grupės ciklas, po kurio stūmokliai pradeda veikti atvirkščiai.

Vamzdynų prijungimas prie hidraulinio variklio

Pagrindinis mechanizmo įtaisas turėtų sudaryti bent jau galimybę prisijungti prie tiekimo ir išleidimo linijų. Šios infrastruktūros diegimo skirtumai daugiausia priklauso nuo vožtuvų reguliavimo metodų. Pavyzdžiui, ekskavatoriaus EO-3324 hidraulinio variklio įtaisas suteikia galimybę padalyti srautus su šuntavimo vožtuvu. Vožtuvų ritėms valdyti naudojama servovaroma valdymo sistema su pneumatinio akumuliatoriaus maitinimo š altiniu.

Įprastose grandinėse naudojama išleidimo hidraulinė linija, kurios slėgis reguliuojamas perpildymo vožtuvu. Paskirstymo (taip pat vadinama valymo ir praplovimo) ritė su perpildymo vožtuvu naudojama hidraulinėse pavarose su uždarais srautais, kad būtų keičiamasi darbiniais skysčiais grandinėje. Hidraulinio variklio veikimo metu skystos terpės temperatūros režimui reguliuoti kaip priedą galima naudoti specialų šilumokaitį ir aušinimo baką. Mechanizmo įtaisas su natūraliu reguliavimu orientuotas į nuolatinį skysčio įpurškimą esant žemam slėgiui. Dėl slėgio skirtumo hidraulinės paskirstymo sistemos darbinėse linijose valdymo ritė pasislenka į padėtį, kurioje žemo slėgio grandinė susisiekia su hidrauliniu baku per perpildymo vožtuvą.

Pavarų hidrauliniai varikliai

Toksvarikliai turi daug bendro su krumpliaračio siurblio blokais, tačiau skiriasi skysčio pašalinimo iš guolio srities forma. Kai darbo terpė patenka į hidraulinį variklį, prasideda sąveika su pavara, kuri sukuria sukimo momentą. Paprasta konstrukcija ir maža techninio įgyvendinimo kaina išpopuliarino tokį hidraulinį variklį, nors mažas našumas (0,9 eilės efektyvumas) neleidžia jo naudoti atliekant svarbias maitinimo užduotis. Šis mechanizmas dažnai naudojamas priedų valdymo grandinėse, staklių pavarų sistemose ir atliekant įvairių mašinų pagalbinių korpusų funkcijas, kai vardinis darbinio sukimosi greitis yra 10 000 aps./min.

Gerotor hidrauliniai varikliai

Modifikuota pavarų mechanizmų versija, kurios skirtumas yra galimybė išgauti didelį sukimo momentą esant mažais konstrukcijos matmenimis. Skysta terpė aptarnaujama per specialų skirstytuvą, dėl kurio pajuda dantytas rotorius. Pastarasis veikia voleliu įvažiavus ir pradeda daryti planetinį judėjimą, kuris lemia gerotoriaus hidraulinio variklio specifiką, įrenginį, veikimo principą ir šio mazgo paskirtį. Jo apimtį lemia didelis energijos suvartojimas eksploatavimo sąlygomis esant maždaug 250 barų slėgiui. Tai yra optimali konfigūracija mažu greičiu apkrautoms mašinoms, kurios taip pat kelia reikalavimus energetikos inžinerijai dėl kompaktiškumo ir konstrukcijos optimizavimo.apskritai.

Ašiniai stūmokliniai varikliai

Vienas iš sukamosios stūmoklinės hidraulinės mašinos variantų, kuris dažniausiai numato ašinį cilindrų išdėstymą. Priklausomai nuo konfigūracijos, jie gali būti išdėstyti aplink, lygiagrečiai arba su nedideliu nuolydžiu stūmoklių grupės bloko sukimosi ašies atžvilgiu. Ašinio stūmoklio hidraulinio variklio įtaisas numato atvirkštinio eigos galimybę, todėl maketuose su aptarnaujamais įrenginiais būtina prijungti atskirą nutekėjimo liniją. Kalbant apie tikslinę įrangą, kuri valdo tokius variklius, tai yra hidraulinės mašinų pavaros, hidrauliniai presai, mobilūs darbo agregatai ir įvairi įranga, veikianti iki 6000 Nm sukimo momentu esant aukštam 400-450 barų slėgiui. Aptarnaujamos aplinkos tūris tokiose sistemose gali būti pastovus ir reguliuojamas.

Radialiniai stūmokliniai varikliai

Pats lankstiausias ir subalansuotas hidraulinio variklio dizainas dėl didelio sukimo momento valdymo. Galimi radialiniai stūmokliniai mechanizmai su vienu ir keliais veiksmais. Pirmieji naudojami sraigtinėse linijose, skirtose skysčiams ir birioms suspensijoms judėti, taip pat gamybinių konvejerių sukamuosiuose įrenginiuose. Radialinis stūmoklinis įtaisas ir vienpusio veikimo hidraulinio variklio veikimo principas gali atsispindėti tokiame funkciniame cikle: esant aukštam slėgiui, darbo kameros pradeda veikti pavaros kumštį, taip pradėdamos veleno sukimąsi,perduodant pastangas vykdomajai grandinei. Privalomas konstrukcinis elementas yra skysčio išleidimo ir tiekimo skirstytuvas, sujungtas su darbo kameromis. Kelios veikimo sistemos tiesiog išsiskiria sudėtingesne ir išvystyta kamerų sąveikos su velenu ir skysčio paskirstymo kanalais mechanika. Šiuo atveju atskirų cilindrų blokų paskirstymo sistemos funkcijoje yra aiškiai padalintas koordinavimas. Individualus grandinių reguliavimas gali būti išreikštas tiek paprasčiausiomis komandomis įjungti/išjungti vožtuvus, tiek taškiniu siurbiamos terpės slėgio ir tūrio parametrų pasikeitimu.

Tiesinis hidraulinis variklis

Tinkamo tūrio hidraulinio variklio variantas, generuojantis tik įeinančius judesius. Tokie mechanizmai dažnai naudojami mobilioje savaeigėje technikoje – pavyzdžiui, kombaino hidraulinis variklis palaiko vykdomųjų padalinių funkciją dėl vidaus degimo variklio energijos. Iš pagrindinės jėgainės išėjimo veleno energija nukreipiama į hidraulinio agregato veleną, kuris savo ruožtu tiekia mechaninę energiją grūdų derliaus nuėmimo organams. Visų pirma, tiesinis hidraulinis variklis gali sukurti traukimo ir stūmimo jėgas įvairiose slėgio ir darbo srityse.

Išvada

Hidraulinės jėgos mašinos turi daug teigiamų veikimo taškų, kurie pasireiškia įvairiai, priklausomai nuo konkrečios įrenginio konstrukcijos. Taigi, jeihidraulinio variklio gerotorinis įtaisas yra paprastas ir nereikalaujantis didelių priežiūros išlaidų, tada ašinis ir radialinis dizainas naujose versijose yra labiau skirtas dideliems sukimo momentams ir tinkamų galios rodiklių išlaikymui, tačiau yra brangesnis. Daugeliui universalių rodiklių hidraulinės mašinos turi bendrų pranašumų, palyginti su akumuliatoriniais, elektriniais ir dyzeliniais įrenginiais, tačiau jie turi ir trūkumų, kurie išreiškiami santykinai mažu efektyvumu ir priklausomybe nuo netiesioginių darbo proceso veiksnių. Tai susiję su hidraulikos jautrumu temperatūros pokyčiams, darbo terpės klampumu, tarša ir kt.