Silniki hydrauliczne i pompy hydrauliczne są wzajemne pod względem zasad działania.Kiedy ciecz jest wprowadzana do pompy hydraulicznej, jej wał wytwarza prędkość i moment obrotowy, co staje się silnikiem hydraulicznym.
1. Najpierw poznaj rzeczywiste natężenie przepływu silnika hydraulicznego, a następnie oblicz sprawność objętościową silnika hydraulicznego, która jest stosunkiem teoretycznego natężenia przepływu do rzeczywistego wejściowego natężenia przepływu;
2. Prędkość silnika hydraulicznego jest równa stosunkowi teoretycznego przepływu wejściowego do objętości skokowej silnika hydraulicznego, który jest również równy rzeczywistemu przepływowi wejściowemu pomnożonemu przez sprawność objętościową i następnie podzielonemu przez przemieszczenie;
3. Oblicz różnicę ciśnień pomiędzy wlotem i wylotem silnika hydraulicznego. Można ją obliczyć, znając odpowiednio ciśnienie wlotowe i wylotowe;
4. Oblicz teoretyczny moment obrotowy pompy hydraulicznej, który jest powiązany z różnicą ciśnień pomiędzy wlotem i wylotem silnika hydraulicznego oraz przemieszczeniem;
5. Silnik hydrauliczny wykazuje straty mechaniczne w rzeczywistym procesie pracy, dlatego rzeczywisty wyjściowy moment obrotowy powinien być teoretycznym momentem obrotowym minus moment utraty mechanicznej;
Podstawowa klasyfikacja i powiązane właściwości pomp nurnikowych i silników hydraulicznych nurników
Charakterystyka robocza chodzącego ciśnienia hydraulicznego wymaga, aby komponenty hydrauliczne charakteryzowały się dużą prędkością, wysokim ciśnieniem roboczym, wszechstronną nośnością zewnętrzną, niskimi kosztami cyklu życia i dobrą zdolnością adaptacji do środowiska.
Konstrukcje części uszczelniających i urządzeń rozprowadzających przepływ różnych typów, typów i marek pomp i silników hydraulicznych stosowanych we współczesnych napędach hydrostatycznych są w zasadzie jednorodne, różnią się jedynie szczegółami, ale mechanizmy konwersji ruchu są często bardzo różne.
Klasyfikacja według poziomu ciśnienia roboczego
W nowoczesnej technologii hydrotechnicznej różne pompy nurnikowe są stosowane głównie przy średnim i wysokim ciśnieniu (pompy serii lekkiej i średniej, maksymalne ciśnienie 20-35 MPa), wysokim ciśnieniu (pompy serii ciężkiej, 40-56 MPa) i bardzo wysokim ciśnieniu (pompy specjalne, >56MPa) stanowi element przenoszenia mocy.Poziom stresu w pracy jest jedną z ich cech klasyfikacyjnych.
Zgodnie z względną zależnością położenia pomiędzy tłokiem a wałem napędowym w mechanizmie konwersji ruchu, pompę nurnikową i silnik dzieli się zwykle na dwie kategorie: osiową pompę/silnik tłokowy i promieniową pompę/silnik tłokowy.Kierunek ruchu pierwszego tłoka jest równoległy lub przecina się z osią wału napędowego, tworząc kąt nie większy niż 45°, podczas gdy tłok tego ostatniego porusza się zasadniczo prostopadle do osi wału napędowego.
W osiowym elemencie tłoka dzieli się go ogólnie na dwa typy: typ tarczy sterującej i typ wału nachylonego, zgodnie z trybem konwersji ruchu i kształtem mechanizmu między tłokiem a wałem napędowym, ale ich metody dystrybucji przepływu są podobne.Różnorodność promieniowych pomp tłokowych jest stosunkowo prosta, natomiast promieniowe silniki tłokowe mają różne postacie konstrukcyjne, np. można je dalej dzielić ze względu na liczbę działań
Podstawowa klasyfikacja pomp hydraulicznych nurnikowych i silników hydraulicznych do napędów hydrostatycznych ze względu na mechanizmy konwersji ruchu
Pompy hydrauliczne tłokowe dzielą się na pompy hydrauliczne z tłokiem osiowym i pompy hydrauliczne z tłokiem osiowym.Pompy hydrauliczne z tłokiem osiowym dzielą się dalej na pompy hydrauliczne z tłokiem osiowym z tarczą krzywkową (pompy z tarczą krzywkową) i pompy hydrauliczne z tłokiem osiowym z nachyloną osią (pompy z osią skośną).
Osiowe pompy hydrauliczne dzielą się na promieniowe pompy hydrauliczne z tłokiem osiowym i promieniowe pompy hydrauliczne z tłokiem czołowym.
Silniki hydrauliczne tłokowe dzielą się na silniki hydrauliczne z tłokiem osiowym i silniki hydrauliczne z tłokiem promieniowym.Silniki hydrauliczne z tłokiem osiowym dzielą się na silniki hydrauliczne z tłokiem osiowym z tarczą krzywkową (silniki z tarczą krzywkową), silniki hydrauliczne z tłokiem osiowym o skośnej osi (silniki z osią skośną) i silniki hydrauliczne z tłokiem osiowym o wielu działaniu.
Silniki hydrauliczne z tłokiem promieniowym dzielą się na silniki hydrauliczne z tłokiem promieniowym jednostronnego działania i silniki hydrauliczne z tłokiem promieniowym wielostronnego działania
(silnik z krzywą wewnętrzną)
Zadaniem urządzenia rozprowadzającego przepływ jest połączenie cylindra roboczego tłoka z kanałami wysokiego i niskiego ciśnienia w obwodzie we właściwym położeniu i czasie obrotu oraz zapewnienie, że obszary wysokiego i niskiego ciśnienia na elemencie i w obwodzie znajdują się w dowolnej pozycji obrotowej elementu.i zawsze są izolowane odpowiednią taśmą uszczelniającą.
Zgodnie z zasadą działania urządzenie do dystrybucji przepływu można podzielić na trzy typy: typ połączenia mechanicznego, typ otwierania i zamykania różnicy ciśnień oraz typ otwierania i zamykania zaworu elektromagnetycznego.
Obecnie pompy hydrauliczne i silniki hydrauliczne do przenoszenia mocy w urządzeniach napędu hydrostatycznego wykorzystują głównie łączniki mechaniczne.
Urządzenie do dystrybucji przepływu typu mechanicznego jest wyposażone w zawór obrotowy, zawór płytowy lub zawór suwakowy synchronicznie połączony z głównym wałem elementu, a para rozprowadzająca przepływ składa się z części stacjonarnej i części ruchomej.
Części statyczne są wyposażone w publiczne szczeliny, które są odpowiednio połączone z portami oleju pod wysokim i niskim ciśnieniem komponentów, a części ruchome są wyposażone w oddzielne okno dystrybucji przepływu dla każdego cylindra nurnika.
Kiedy część ruchoma jest przymocowana do części nieruchomej i porusza się, okienka każdego cylindra będą naprzemiennie łączyć się ze szczelinami wysokiego i niskiego ciśnienia w części nieruchomej, a olej będzie wprowadzany lub odprowadzany.
Nachodzący na siebie tryb ruchu otwierającego i zamykającego okna dystrybucji przepływu, wąska przestrzeń montażowa i stosunkowo duża praca tarcia ślizgowego sprawiają, że niemożliwe jest umieszczenie elastycznego lub elastycznego uszczelnienia pomiędzy częścią stacjonarną a częścią ruchomą.
Jest całkowicie uszczelniony filmem olejowym o grubości mikrona w szczelinie pomiędzy sztywnymi „lustrami rozprowadzającymi”, takimi jak precyzyjnie dopasowane płaszczyzny, kule, cylindry lub powierzchnie stożkowe, co stanowi uszczelnienie szczeliny.
Dlatego istnieją bardzo wysokie wymagania dotyczące wyboru i przetwarzania podwójnego materiału pary dystrybucyjnej.Jednocześnie faza dystrybucji okienka urządzenia do dystrybucji przepływu powinna być również precyzyjnie skoordynowana z położeniem odwrotnym mechanizmu, który powoduje, że tłok kończy ruch posuwisto-zwrotny i ma rozsądny rozkład siły.
Są to podstawowe wymagania dotyczące wysokiej jakości komponentów tłoków i obejmują powiązane podstawowe technologie produkcyjne.Głównymi mechanicznymi urządzeniami do dystrybucji przepływu stosowanymi w nowoczesnych komponentach hydraulicznych nurników są dystrybucja przepływu na powierzchni końcowej i dystrybucja przepływu na wale.
Inne formy, takie jak zawór suwakowy i typ wahadłowy z cylindrem, są rzadko używane.
Rozkład na powierzchni czołowej nazywany jest również rozkładem osiowym.Główny korpus to zestaw zaworów obrotowych typu płytowego, który składa się z płaskiej lub kulistej płyty rozdzielczej z dwoma wycięciami w kształcie półksiężyca przymocowanymi do czołowej powierzchni cylindra z soczewkowym otworem rozdzielczym.
Obydwa obracają się względem płaszczyzny prostopadłej do wału napędowego, a wzajemne położenie wycięć na płycie zaworowej i otworów na powierzchni czołowej cylindra są rozmieszczone według pewnych zasad.
Aby cylinder tłokowy w suwie ssania oleju lub ciśnieniu oleju mógł naprzemiennie komunikować się ze szczelinami ssania i tłoczenia oleju w korpusie pompy, a jednocześnie zawsze mógł zapewnić izolację i uszczelnienie pomiędzy komorą ssącą i tłoczną oleju;
Osiowy rozkład przepływu nazywany jest także promieniowym rozkładem przepływu.Jego zasada działania jest podobna do zasady działania urządzenia do rozprowadzania przepływu od strony czołowej, ale jest to konstrukcja zaworu obrotowego złożona ze stosunkowo obracającego się rdzenia zaworu i tulei zaworu i przyjmuje cylindryczną lub lekko zwężającą się obrotową powierzchnię rozprowadzającą przepływ.
Aby ułatwić dopasowanie i konserwację materiału powierzchni ciernej części pary rozdzielczej, czasami w powyższych dwóch urządzeniach rozdzielczych osadza się wymienną wkładkę) lub tuleję.
Typ otwierania i zamykania różnicy ciśnień nazywany jest również urządzeniem do dystrybucji przepływu typu zaworu gniazdowego.Jest wyposażony w zawór zwrotny typu gniazda na wlocie i wylocie oleju każdego cylindra nurnikowego, dzięki czemu olej może przepływać tylko w jednym kierunku i oddzielać wysokie i niskie ciśnienie.wgłębienie olejowe.
To urządzenie do dystrybucji przepływu ma prostą konstrukcję, dobre właściwości uszczelniające i może pracować pod bardzo wysokim ciśnieniem.
Jednakże zasada różnicy ciśnień otwierania i zamykania sprawia, że tego rodzaju pompa nie ma odwracalności przejścia do stanu roboczego silnika i nie może być stosowana jako główna pompa hydrauliczna w układzie zamkniętym hydrostatycznego urządzenia napędowego.
Elektrozawór sterowany numerycznie typu otwierającego i zamykającego to zaawansowane urządzenie do dystrybucji przepływu, które pojawiło się w ostatnich latach.Ustawia również zawór odcinający na wlocie i wylocie oleju każdego cylindra nurnikowego, ale jest on uruchamiany przez szybki elektromagnes sterowany przez urządzenie elektroniczne, a każdy zawór może przepływać w obu kierunkach.
Podstawowa zasada działania pompy nurnikowej (silnika) z rozdziałem sterowania numerycznego: szybkoobrotowe elektrozawory odpowiednio 1 i 2 kontrolują kierunek przepływu oleju w górnej komorze roboczej cylindra nurnikowego.
Kiedy zawór lub zawór są otwarte, cylinder tłokowy jest podłączony odpowiednio do obwodu niskiego lub wysokiego ciśnienia, a ich otwieranie i zamykanie jest fazą obrotu mierzoną przez numeryczne urządzenie regulacyjne 9 zgodnie z poleceniem regulacji i sygnałem wejściowym (wyjściowy) czujnik kąta obrotu wału 8 Sterowanie po rozwiązaniu.
Stan pokazany na rysunku jest stanem pracy pompy hydraulicznej, w którym zawór jest zamknięty, a komora robocza cylindra nurnikowego dostarcza olej do obwodu wysokiego ciśnienia przez otwarty zawór.
Ponieważ tradycyjne okno dystrybucji stałego przepływu zostało zastąpione szybkim zaworem elektromagnetycznym, który może dowolnie regulować zależność otwierania i zamykania, może on elastycznie kontrolować czas dostarczania oleju i kierunek przepływu.
Ma nie tylko zalety odwracalności typu połączenia mechanicznego i niskiego wycieku przy otwieraniu i zamykaniu różnicy ciśnień, ale ma także funkcję realizacji dwukierunkowej bezstopniowej zmiennej poprzez ciągłą zmianę efektywnego skoku tłoka.
Sterowana numerycznie pompa nurnikowa z rozkładem przepływu i złożony z niej silnik charakteryzują się doskonałą wydajnością, co odzwierciedla ważny kierunek rozwoju hydraulicznych elementów nurnikowych w przyszłości.
Oczywiście założeniem zastosowania technologii dystrybucji przepływu ze sterowaniem numerycznym jest skonfigurowanie wysokiej jakości, energooszczędnych, szybkich zaworów elektromagnetycznych oraz wysoce niezawodnego oprogramowania i sprzętu do regulacji sterowania numerycznego.
Chociaż w zasadzie nie ma koniecznego dopasowania pomiędzy urządzeniem do rozprowadzania przepływu elementu hydraulicznego nurnika a mechanizmem napędowym nurnika, ogólnie uważa się, że rozkład na powierzchni czołowej lepiej dostosowuje się do elementów o wyższym ciśnieniu roboczym.Większość szeroko stosowanych osiowych pomp tłokowych i silników tłokowych wykorzystuje obecnie rozkład przepływu od strony czołowej.Promieniowe pompy i silniki tłokowe wykorzystują rozkład przepływu na wale i rozkład przepływu na powierzchni czołowej, a istnieją również pewne komponenty o wysokiej wydajności z rozkładem przepływu na wale.Z konstrukcyjnego punktu widzenia wysokowydajne, sterowane numerycznie urządzenie do dystrybucji przepływu jest bardziej odpowiednie dla elementów promieniowego tłoka.Kilka uwag na temat porównania dwóch metod czołowego rozkładu przepływu i osiowego rozkładu przepływu.Dla odniesienia, wspomina się tam również o silnikach hydraulicznych z przekładnią cykloidalną.Z przykładowych danych wynika, że silnik hydrauliczny z przekładnią cykloidalną z rozkładem na powierzchni czołowej ma znacznie wyższą wydajność niż rozkład na wale, ale wynika to z pozycjonowania tego ostatniego jako taniego produktu i przyjęcia tej samej metody w parze zazębień, podpierającej wały i inne składniki.Uproszczenie konstrukcji i inne przyczyny nie oznaczają, że istnieje tak duża rozbieżność pomiędzy wydajnością rozkładu przepływu na powierzchni czołowej a samym rozkładem przepływu na wale.
Czas publikacji: 21 listopada 2022 r