Гидравлическая энергия — это использование жидкостей под давлением для генерации, управления и передачи энергии . Гидравлическая энергия традиционно подразделяется на гидравлику (с использованием жидкости , такой как минеральное масло или вода ) и пневматику (с использованием газа , такого как сжатый воздух или другие газы). Хотя пар также является жидкостью, мощность пара обычно классифицируется отдельно от энергии жидкости (подразумевается гидравлика или пневматика). Системы сжатого воздуха и воды когда-то использовались для передачи энергии от центрального источника промышленным потребителям на обширных географических территориях; Сегодня гидравлические энергетические системы обычно располагаются в одном здании или мобильной машине.
Гидравлические силовые системы выполняют работу с помощью жидкостного подшипника под давлением непосредственно на поршне в цилиндре или в гидромоторе. Гидроцилиндр создает силу, приводящую к линейному движению, тогда как гидромотор создает крутящий момент, приводящий к вращательному движению. В гидравлической системе цилиндры и двигатели (также называемые приводами ) выполняют желаемую работу. Компоненты управления, такие как клапаны, регулируют систему.
Гидравлическая силовая система имеет насос, приводимый в движение первичным двигателем (например, электродвигателем или двигателем внутреннего сгорания), который преобразует механическую энергию в энергию жидкости. Жидкость под давлением контролируется и направляется клапанами в исполнительное устройство, такое как гидравлический цилиндр или пневматический . цилиндр для обеспечения линейного движения или гидравлический или пневматический двигатель для обеспечения вращательного движения или крутящего момента . Вращательное движение может быть непрерывным или ограничиваться менее чем одним оборотом.
Динамические (не объемные) насосы
Этот тип обычно используется для применений с низким давлением и большим объемным расходом. Поскольку они не способны выдерживать высокое давление, в области гидроэнергетики они малопригодны. Их максимальное давление ограничено 250–300 фунтов на квадратный дюйм (1,7–2,0 МПа). Этот тип насоса в основном используется для транспортировки жидкостей из одного места в другое. Центробежные и осевые пропеллерные насосы являются двумя наиболее распространенными типами динамических насосов. [1]
Объемные насосы
Этот тип универсально используется в гидравлических системах. При использовании этого насоса в гидравлическую систему впрыскивается фиксированное количество жидкости за один оборот вращения вала насоса. Эти насосы способны преодолевать давление, возникающее в результате механических нагрузок на систему, а также сопротивление потоку из-за трения. Эти две особенности очень желательны для гидронасосов. Эти насосы также имеют следующие преимущества перед насосами прямого вытеснения:
Гидравлические системы могут производить большую мощность и большие усилия в небольших объемах по сравнению с системами с электрическим приводом. Действующие силы можно легко контролировать внутри системы с помощью датчиков и измерителей. По сравнению с системами, которые обеспечивают силу посредством электричества или топлива, системы жидкостной энергии, как известно, имеют длительный срок службы при правильном обслуживании. Рабочая жидкость, проходящая через жидкостный двигатель, по своей сути обеспечивает охлаждение двигателя, которое для электродвигателя должно быть организовано отдельно. Жидкостные двигатели обычно не производят искр, которые являются источником возгорания или взрыва в опасных зонах , содержащих легковоспламеняющиеся газы или пары.
Гидравлические системы чувствительны к потерям давления и потока внутри труб и устройств управления. Гидроэнергетические системы оснащены фильтрами и другими средствами сохранения чистоты рабочей жидкости. Любая грязь в системе может привести к износу уплотнений и утечкам или засорить регулирующие клапаны и вызвать нестабильную работу. Гидравлическая жидкость сама по себе чувствительна к температуре и давлению, а также обладает некоторой сжимаемостью. Это может привести к неправильной работе системы. При неправильной эксплуатации могут возникнуть кавитация и аэрация .
Мобильные применения гидравлической энергии широко распространены. Почти каждая самоходная колесная машина имеет тормоза с гидравлическим или пневматическим приводом . Землеройное оборудование, такое как бульдозеры , экскаваторы-погрузчики и другое, использует мощные гидравлические системы для копания, а также для движения. Очень компактной гидравлической силовой системой является автоматическая коробка передач, используемая во многих автомобилях, которая включает в себя гидравлический преобразователь крутящего момента .
Гидравлическая энергия также используется в автоматизированных системах, где инструменты или детали перемещаются или удерживаются с помощью гидравлической энергии. Регулирующие клапаны с регулируемым расходом и датчики положения могут быть включены в систему сервомеханизма прецизионных станков. Ниже приведен более подробный список приложений и категорий, для которых используется гидравлическая энергия:
Эта схема работает без синхронизации. Когда цилиндр достигает определенной точки, активируется другой, либо с помощью гидравлического концевого выключателя, либо за счет повышения давления в цилиндре. Эти схемы используются в производстве. Примером этого может быть сборочная линия. Гидравлический рычаг активируется для захвата объекта. Затем он достигнет точки выдвижения или втягивания, где активируется другой цилиндр, чтобы навинтить крышку или верхнюю часть на объект. Отсюда и термин синхронизация .
В регенеративной схеме используется цилиндр двойного действия. Этот цилиндр имеет насос с фиксированной производительностью. Использование регенеративной схемы позволяет использовать насос меньшего размера для любого конкретного применения. Это работает путем перенаправления жидкости в крышку, а не обратно в резервуар [3] [ нужна ссылка ] . Например, в процессе бурения регенеративный контур позволит бурить с постоянной скоростью, а отводить с гораздо большей скоростью. Это дает оператору более быстрое и точное производство. [ нужна цитата ]
В автоматизированных системах широко распространены комбинации электрического управления гидросиловыми элементами. Доступен широкий спектр измерительных, чувствительных или управляющих элементов в электрической форме. Их можно использовать для управления электромагнитными клапанами или сервоклапанами , которые управляют гидравлическим силовым элементом. Электрическое управление может использоваться, например, для обеспечения дистанционного управления гидравлической системой без прокладки длинных линий управления к удаленно расположенному клапану ручного управления.