Что такое гидропривод двигателя

Гидроприводом называется совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение механизмов и машин посредством рабочей жидкости, находящейся под давлением, с одновременным выполнением функций регулирования и реверсирования скорости движения выходного звена гидродвигателя.

Гидроприводы могут быть двух типов: гидродинамические и объемные. В гидродинамических приводах используется в основном кинетическая энергия потока жидкости. В объемных гидроприводах используется потенциальная энергия давления рабочей жидкости.

Объемный гидропривод состоит из гидропередачи, устройств управления, вспомогательных устройств и гидролиний (рис.1.1).

Объемная гидропередача, являющаяся силовой частью гидропривода, состоит из объемного насоса (преобразователя механической энергии приводящего двигателя в энергию потока рабочей жидкости) и объемного гидродвигателя (преобразователя энергии потока рабочей жидкости в механическую энергию выходного звена).

В состав некоторых объемных гидропередач входит гидроаккумулятор (гидроемкости, предназначенные для аккумулирования энергии рабочей жидкости, находящейся под давлением, с целью последующего ее использования для приведения в работу гидродвигателя). Кроме того, в состав гидропередач могут входить также гидропреобразователи — объемные гидромашины для преобразования энергии потока рабочей жидкости с одними значениями давления P и расхода Q в энергию другого потока с другими значениями P и Q.

Устройства управления предназначены для управления потоком или другими устройствами гидропривода. При этом под управлением потоком понимается изменение или поддержание на определенном уровне давления и расхода в гидросистеме, а также изменение направления движения потока рабочей жидкости. К устройствам управления относятся:
гидрораспределители, служащие для изменения направления движения потока рабочей жидкости, обеспечения требуемой последовательности включения в работу гидродвигателей, реверсирования движения их выходных звеньев и т.д.;
регуляторы давления (предохранительный, редукционный, переливной и другие клапаны), предназначенные для регулирования давления рабочей жидкости в гидросистеме;
регуляторы расхода (делители и сумматоры потоков, дроссели и регуляторы потока, направляющие клапаны), с помощью которых управляют потоком рабочей жидкости;
гидравлические усилители, необходимые для управления работой насосов, гидродвигателей или других устройств управления посредством рабочей жидкости с одновременным усилением мощности сигнала управления.

Вспомогательные устройства обеспечивают надежную работу всех элементов гидропривода. К ним относятся: кондиционеры рабочей жидкости (фильтры, теплообменные аппараты и др.); уплотнители, обеспечивающие герметизацию гидросистемы; гидравлические реле давления; гидроемкости (гидробаки и гидроаккумуляторы рабочей жидкости) и др.

Состав вспомогательных устройств устанавливают исходя из назначения гидропривода и условий, в которых он эксплуатируется.

Гидролинии (трубы, рукава высокого давления, каналы и соединения) предназначены для прохождения рабочей жидкости по ним в процессе работы объемного гидропривода. В зависимости от своего назначения гидролинии, входящие в общую гидросистему, подразделяются на всасывающие, напорные, сливные, дренажные и гидролинии управления.

В зависимости от конструкции и типа входящих в состав гидропередачи элементов объемные гидроприводы можно классифицировать по нескольким признакам.

1. По характеру движения выходного звена гидродвигателя:
гидропривод вращательного движения (рис.1.2, а), когда в качестве гидродвигателя применяется гидромотор, у которого ведомое звено (вал или корпус) совершает неограниченное вращательное движение;
гидропривод поступательного движения (рис.1.2, б, в), у которого в качестве гидродвигателя применяется гидроцилиндр — двигатель с возвратно-поступательным движением ведомого звена (штока поршня, плунжера или корпуса);
гидропривод поворотного движения (рис.1.2, г), когда в качестве гидродвигателя применен поворотный гидроцилиндр, у которого ведомое звено (вал или корпус) совершает возвратно-поворотное движение на угол, меньший 360 .

2. По возможности регулирования:
регулируемый гидропривод, в котором в процессе его эксплуатации скорость выходного звена гидродвигателя можно изменять по требуемому закону. В свою очередь регулирование может быть дроссельным (рис.1.2, б, г), объемным (рис.1.2, а), объемно-дроссельным или изменением скорости двигателя, приводящего в работу насос. Регулирование может быть ручным или автоматическим. В зависимости от задач регулирования гидропривод может быть стабилизированным, программным или следящим. Регулированию гидропривода будет посвящена отдельная лекция;
нерегулируемый гидропривод, у которого нельзя изменять скорость движения выходного звена гидропередачи в процессе эксплуатации.

3. По схеме циркуляции рабочей жидкости:
гидропривод с замкнутой схемой циркуляции (рис.1.2, а), в котором рабочая жидкость от гидродвигателя возвращается во всасывающую гидролинию насоса. Гидропривод с замкнутой циркуляцией рабочей жидкости компактен, имеет небольшую массу и допускает большую частоту вращения ротора насоса без опасности возникновения кавитации, поскольку в такой системе во всасывающей линии давление всегда превышает атмосферное. К недостаткам следует отнести плохие условия для охлаждения рабочей жидкости, а также необходимость спускать из гидросистемы рабочую жидкость при замене или ремонте гидроаппаратуры;
гидропривод с разомкнутой системой циркуляции (рис.1.2, б, в, г), в котором рабочая жидкость постоянно сообщается с гидробаком или атмосферой. Достоинства такой схемы — хорошие условия для охлаждения и очистки рабочей жидкости. Однако такие гидроприводы громоздки и имеют большую массу, а частота вращения ротора насоса ограничивается допускаемыми (из условий бескавитационной работы насоса) скоростями движения рабочей жидкости во всасывающем трубопроводе.

4. По источнику подачи рабочей жидкости: насосные гидроприводы, в которых рабочая жидкость подается в гидродвигатели насосами, входящих в состав этих гидроприводов;
аккумуляторные гидроприводы, в которых рабочая жидкость подается в гидродвигатели из гидроаккумуляторов, предварительно заряженных от внешних источников, не входящих в состав данных гидроприводов;
магистральные гидроприводы, в которых рабочая жидкость подается к гидродвигателям от специальной магистрали, не входящей в состав этих приводов.

5. По типу приводящего двигателя гидроприводы могут быть с электроприводом, приводом от ДВС, турбин и т.д.

Принцип работы объемного гидропривода основан на законе Паскаля, по которому всякое изменение давления в какой-либо точке покоящейся жидкости, не нарушающее ее равновесия, передается в остальные ее точки без изменения (рис.1.2).

Насосом 1 рабочая жидкость подается в напорную гидролинию 3 и далее через распределитель 5 к гидродвигателю 2. При одном положении гидрораспределителя совершается рабочий ход гидродвигателя, а при другом положении — холостой. Из гидродвигателя жидкость через распределитель поступает в сливную гидролинию и далее или в гидробак 9, или во всасывающую гидролинию насоса (в гидроприводах с замкнутой схемой циркуляции рабочей жидкости, см. рис.1.2, а). В резервуаре жидкость охлаждается и снова поступает в гидросистему. Надежная работа гидропривода возможна только при соответствующей очистке рабочей жидкости фильтрами 8.

Читать еще: Что является двигателем развития промышленности

Регулирование скорости движения выходного звена гидродвигателя может быть дроссельным или объемным. При дроссельном регулировании в гидросистеме устанавливаются нерегулируемые насосы, а изменение скорости движения выходного звена достигается изменением расхода рабочей жидкости через дроссель 6. При объемном регулировании скорость движения выходного звена гидродвигателя изменяется подачей регулируемого насоса либо за счет применения регулируемого гидромотора.

Защита гидросистемы от чрезмерного повышения давления обеспечивается предохранительным 4а или переливным 4б клапанами, которые настраиваются на максимально допустимое давление. Если нагрузка на гидродвигатель возрастает сверх установленной, то весь поток рабочей жидкости будет идти через предохранительный или переливной клапаны, минуя гидродвигатель. Контроль за давлением на отдельных участках гидросистемы осуществляется по манометрам 11.

Работа гидроагрегатов сопровождается утечками рабочей жидкости. В гидросистемах с замкнутой циркуляцией утечки компенсируются специальным подпитывающим насосом 1а (рис.1.2, а).

Широкое распространение гидропривода объясняется тем, что этот привод обладает рядом преимуществ перед другими видами приводов машин. Вот основные из них.

1. Бесступенчатое регулирование скорости движения выходного звена гидропередачи и обеспечение малых устойчивых скоростей. Минимальная угловая скорость вращения вала гидромотора может составлять 2…3 об/мин.

2. Небольшие габариты и масса. Время разгона, благодаря меньшему моменту инерции вращающихся частей не превышает долей секунды в отличие от электродвигателей, у которых время разгона может составлять несколько секунд.

3. Частое реверсирование движения выходного звена гидропередачи. Например, частота реверсирования вала гидромотора может быть доведена до 500, а штока поршня гидроцилиндра даже до 1000 реверсов в минуту. В этом отношении гидропривод уступает лишь пневматическим инструментам, у которых число реверсов может достигать 1500 в минуту.

4. Большое быстродействие и наибольшая механическая и скоростная жесткость. Механическая жесткость — величина относительного позиционного изменения положения выходного звена под воздействием изменяющейся внешней нагрузки. Скоростная жесткость — относительное изменение скорости выходного звена при изменении приложенной к нему нагрузки.

5. Автоматическая защита гидросистем от вредного воздействия перегрузок благодаря наличию предохранительных клапанов.

6. Хорошие условия смазки трущихся деталей и элементов гидроаппаратов, что обеспечивает их надежность и долговечность. Так, например, при правильной эксплуатации насосов и гидромоторов срок их службы доведен в настоящее время до 5…10 тыс. ч работы под нагрузкой. Гидроаппаратура может не ремонтироваться в течение долгого времени (до 10…15 лет).

7. Простота преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и возвратно-поворотные без применения каких-либо механических передач, подверженных износу.

Говоря о преимуществах гидропривода, следует отметить простоту автоматизации работы гидрофицированных механизмов, возможность автоматического изменения их режимов работы по заданной программе.

Гидроприводу присущи и недостатки, которые ограничивают его применение. Основные из них следующие.

1. Изменение вязкости применяемых жидкостей от температуры, что приводит к изменению рабочих характеристик гидропривода и создает дополнительные трудности при эксплуатации гидроприводов (особенно при отрицательных температурах).

2. Утечки жидкости из гидросистем, которые снижают КПД привода, вызывают неравномерность движения выходногозвена гидропередачи, затрудняют достижение устойчивой скорости движения рабочего органа при малых скоростях.

3. Необходимость изготовления многих элементов гидропривода по высокому классу точности для достижения малых зазоров между подвижными и неподвижными деталями, что усложняет конструкцию и повышает стоимость их изготовления.

4. Взрыво- и огнеопасность применяемых минеральных рабочих жидкостей.

5. Невозможность передачи энергии на большие расстояния из-за больших потерь на преодоление гидравлических сопротивлений и резкое снижение при этом КПД гидросистемы.

Со многими из этих недостатков можно бороться. Например, стабильность вязкости при изменении температуры достигается применением синтетических рабочих жидкостей. Окончательный выбор типа привода устанавливается при проектировании машин по результатам технико-экономических расчетов с учетом условий работы этих машин. Гидропривод, тем не менее, имеет преимущества по сравнению с другими типами приводов там, где требуется создание значительной мощности, быстродействие, позиционная точность исполнительных механизмов, компактность, малая масса, высокая надежность работы и разветвленность привода.

Что такое гидропривод двигателя

Общие понятия и определения.

Под гидроприводом понимают совокупность устройств — гидромашин и гидроаппаратов, предназначенных для передачи механической энергии и преобразования движения при помощи жидкости. По принципу действия гидроприводы делятся на гидростатические (гидрообъемные) и гидродинамические.

Гидропривод содеражащий гидростатические (гидрообъемные) машины называется гидростатическим (гидрообъемным), а содержащий гидродинамические машины, соответственно гидродинамическим.

Принцип действия простейшего гидрообъемного привода основан на практической несжимаемости жидкости и передаче давления по закону Паскаля. Принцип действия гидростатического привода можно уяснить из приведенного рисунка.

Два цилиндра 1 и 2 заполнены жидкостью и соединены трубопроводом. Поршень цилиндра 1 при приложениии некоторого усилия перемещается вниз и вытесняет жидкость из цилиндра 1 в цилиндр 2. В результате чего под действием давления со стороны жидкости цилиндр 2 перемещается вверх.

В состав объемного гидропривода входят источник энергии, объемный гидродвигатель (исполнительный механизм), гидроаппаратура (устройства управления) и вспоомгательные устройства (фильтры, теплообменники и т.д.).

По виду источника энергии гидроприводы делятся на три типа:

1. Насосный гидропривод — это гидропривод, в котором рабочая жидкость подается в гидродвигатель объемным насосом, входящим в состав этого привода. Данный вид привода нашел широчайшее распространение во всех отраслях промышленности. В зависимости от характера циркуляции рабочей жидкости насосные гидроприводы бывают с замкнутым потоком (жидкость от двигателя поступает во всасывающую гидролинию насоса) и с разомкнутым (жидкость от гидродвигателя поступает в гидробак).

Читать еще: Что такое суппорт двигателя

Насосный гидропривод получил и другое часто употребляемое название — объемная гидропрередача или гидростатическая передача.

В качестве приводящего двигателя в насосном гидроприводе могут использоваться электродвигатели, турбины, дизели, карбюраторные двигатели внутреннего сгорания и т.п. В связи с этим, если понятие насосный гидропривод охватывает также приводящий двигатель, то в зависимости от характера этого двигателя различают электрогидропривод, турбогидропривод, дизель-гидропривод, мотогидропривод и т.п.

2. Аккумуляторный гидропривод — это гидропривод, в котором рабочая жидкость подается в гидродвигатель от предварительно заряженного гадроаккумулятора. Такие гидроприводы могут быть использованы в системах с кратковременным рабочим циклом.

3. Магистральный гидропривод — это гидропривод, в котором рабочая жидкость подается в гидродвигатель от гидромагистрали. Поток рабочей жидкости в гидромагистрали создается насосной станцией, питающей несколько гидроприводов (централизованная система питания).

По характеру движения выходного звена различают следующие объемные гидроприводы:

1. Поступательного движения — с поступательным движением выходного звена гидродвигателя;

2. Поворотного движения — с поворотным движением выходного звена гидродвигателя на угол менее 360 град;

3. Вращательного движения — с вращательным движением выходного звена гидродвигателя.

Если в объемном гидроприводе отсутствуют устойства для изменения скорости движения выходного звена гидродвигателя, то такие гидроприводы называются неуправляемыми.

Гидроприводы, в которых скорость выходного звена гидродвигателя может изменяться по заданному закону, называются управляемыми.

По способу регулирования скорости скорости гидроприводы делятся на следующие два типа:

1. С дроссельным управлением — регулирование скорости осуществляется путем дросселирования потока рабочей жидкости и отвода части потока, минуя гидродвигатель;

2. С машинным управлением — регулирование скорости происходит за счет изменения рабочих объемов насоса или гидродвигателя или обеих гидромашин одновременно.

Если в гидроприводе регулирование скорости осуществляется одновременно двумя рассмотренными способами, то он называется гидроприводом с машинно-дроссельным управлением.

В некоторых случаях в насосном гидроприводе регулирование производится за счет изменения скорости приводного двигателя (электродвигателя, дизеля и т.п.). Такой гидропривод называется гидроприводом с управлением приводящим двигателем .

Регулирование скорости может осуществляться вручную — гидропривод с ручным управлением ; автоматически — гидропривод с автоматическим управлением ; по заданной программе — програмный гидропривод .

Если в гидроприводе скорость выходного звена поддерживается постоянной при изменении внешних воздействий, то такой гидропривод называется стабилизированным .

Особое место среди управляемых гидроприводов занимает следящий гидропривод , в котором движение выходного звена изменяется по определенному закону в зависимости от задаваемого воздействия, величина и характер которого заранее неизвестны.

Управляемые гидроприводы в настоящее время широко применяются в качестве приводов станков, дорожных и строительных машин, прокатных станов, прессового и литейного оборудования, транспортных и сельскохозяйственных машин. Такое повсеместное использование объясняется следующими достоинствами объемных гидроприводов:

1. Возможность создания больших передаточных чисел и бесступенчатого регулирования скорости и усилий в широком диапазоне;

2. Высокая удельная мощность — малая масса, приходящаяся на на единицу передаваемой мощности и составляющая не более 1,2. 2 кг на 1 кВт;

3. Малая инерционность, обеспечивающая быструю смену режимов работы (пуск, реверс, остановка); момент инерции подвижных частей гидродвигателей в 5. 6 раз меньше момента инерции подвижных частей электрическомашин той же мощности;

4. Возможность простого и надежного предохранения гидропривода и машины от перегрузок при условии заданного силового режима.

В то же время объемным гидроприводам присущи некоторые недостатки ограничивающие их применение:

1. Передача энергии связана с поторями, значительно превышающими потери в электропередачах;

2. Большое влияние эксплуатационных условий (температуры) на характеристики гидропривода;

3. Снижение к.п.д. за счет внутренних и наружных утечек рабочей жидкости, которые увеличиваются по мере выработки технического рессурса.

Рабочие жидкости объемных гидроприводов.

Рабочие жидкости объемных гидроприводов должны иметь хорошие смазывающие свойства по отношению к материалам трущихся пар и уплотнений, малое изменение вязкости в диапазоне рабочих температур, высокий объемный модуль упругости, малое давление насыщенных паров и высокую температуру кипения; быть нейтральными к материалам гидравлических агрегатов и защитным покрытиям; обладать высокой механической стойкостью, стабильностью характеристик в процессе хранения и эксплуатации; быть пожаробезопасными, нетоксичными, иметь хорошие диэлектрические свойства.

В наибольшей степени этим требованиям удовлетворяют минеральные масла и синтетические жидкости на кремнийорганической основе (силиконовые), которые и применяются в настоящее время в качестве рабочих жидкостей объемных гидроприводов, используемых в общем машиностроении. Основные характеристики наиболее часто применяемых рабочих жидкостей приведены в таблице.

Вязкость при +50град.С см2/с (сСт)

В гидроприводах, работающих в условиях низких температур обычно применяют морозостойкие рабочие жидкости, у которых температура застывания ниже -60град.С. Характеристики таких жидкостей приведены в таблице.

Что такое гидропривод двигателя

Судовой гидравлический привод гребного винта разработан как альтернативная пропульсивно-рулевая система для рабочих и прогулочных судов, в которые невозможно установить стандартные винто-рулевые комплексы. Поворотно-подъемный гидропривод гребного винта идеален для судов понтонного типа, а так же может заменять валолинию и рулевую систему на судах с классической формой корпуса. Больший угол поворота вектора тяги позволяет повысить маневренность. Гидропривод может оснащаться двигателями с водо-водяным охлаждением, с расположением в моторном отсеке, или водо-воздушным, с расположением на палубе. Удаленность и расположение двигателя не привязано к компоновке судна. Пост управления может располагаться в непосредственной близости от привода или находиться в рубке на значительном удалении. В зависимости от выбранного расположения пост может иметь гидравлическое или электрическое управление. В качестве опции может поставляться дистанционное управление приводом. Применение двигателей и гидромашин устанавливаемых на строительной технике позволяет использовать гидропривод гребного винта для продолжительной высоконагруженной работы в самых тяжелых и экстремальных условиях.

Читать еще: Что такое егр двигателя d4ea

Установка гидропривода гребного винта проста и не занимает много времени, что позволяет монтировать и демонтировать привод на период навигации, а в межсезонье хранить и обслуживать вне судна.

Для применения гидропривода гребного винта на судах большего размера применяется двухмоторная установка с двумя поворотно-откидными комплексами.

ПРЕИМУЩЕСТВА ГИДРОПРИВОДА ГРЕБНОГО ВИНТА

Широкий ряд используемых мощностей дизельных двигателей

Дизельные двигатели отечественного или зарубежного производства

Водяное или воздушное охлаждение двигателей

Установка двигателей в моторном отсеке или на палубе

Интегрированный в подмоторную раму топливный бак

Местное или удаленное управление гидроприводом

Гидравлическое или электрическое управление гидроприводом

Работа двигателя в оптимальных режимах

Гидромашины отечественного производства

Закрытая гидравлическая система (гидростатическая трансмиссия)

Регулируемый гидравлический насос

Изменение соотношения объемов насос-мотор

Применение раздельных контуров для вращения гребного винта и управления подъемом-поворотом

Возможность установки двигателя, гидропривода и поста управления на одной раме

Возможность работы в при отрицательных температурах

Применяемость на любых типах плавсредств

Альтернатива подвесным моторам под тяговым свойствам и топливу

Покрытие эпоксидными и необрастающими красками

Профильные кольцевые насадки

Защита гребного винта

Простота замены гребного винта

Возможность оперативного приведения в движение несамоходного судна

Установка на любые типы форм корпуса

Компания «Доминатор» участвовала в выставке «НЕВА-2017» где получила самые высокие оценки представленного гидравлического поворотно-откидного привода гребного винта.

5. По типу приводящего двигателя гидроприводы могут быть с электроприводом, приводом от двс, турбин и т.Д.

Наиболее широко объёмный гидропривод машин применяется в металлорежущих станках, прессах, в системах управления летательных аппаратов, судов, тяжёлых автомобилей, мобильной строительно-дорожной технике, в системах автоматического управления и регулирования тепловых двигателей, гидротурбин. Реже объёмный Гидропривод машин используется в качестве главных приводов транспортных установках на автомобилях, кранах.

Мощность объёмного гидропривода

Номинальная мощность, в Вт , отдаваемая насосом в гидросистему или потребляемая гидродвигателем из гидросистемы, может быть определена по формуле:

где — номинальная подача насоса (для гидродвигателя —номинальный расходрабочей жидкости), в м³/с ;—номинальное давлениена выходе из насоса (для гидродвигателя — номинальное давлениерабочей жидкостина входе в гидродвигатель),в Н/м².

КПД объёмного гидропривода

Полный коэффициент полезного действияобъёмного гидропривода имеет три составляющие:

где — гидравлический КПД, который характеризуетгидравлические потерив гидроприводе;— объёмный КПД, характеризующий утечки рабочей жидкости через зазоры и щели между деталями гидрооборудования;— механический КПД, который характеризует потери на механическое трение деталей гидрооборудования.

Преимущества и недостатки гидропривода

1. Бесступенчатое регулированиескорости движения выходного звена гидропередачи и обеспечение малых устойчивых скоростей. Минимальная угловая скорость вращения вала гидромотора может составлять 2…3 об/мин.

5. Автоматическая защитагидросистем от вредного воздействия перегрузок благодаря наличию предохранительных клапанов.

6. Хорошие условия смазкитрущихся деталей и элементов гидроаппаратов, что обеспечивает их надежность и долговечность. Так, например, при правильной эксплуатации насосов и гидромоторов срок их службы доведен в настоящее время до 5…10 тыс. ч работы под нагрузкой. Гидроаппаратура может не ремонтироваться в течение долгого времени (до 10…15 лет).

7. Простота преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и возвратно-поворотныебез применения каких-либо механических передач, подверженных износу.

Гидроприводу присущи и недостатки, которые ограничивают его применение. Основные из них следующие.

3. Необходимость изготовления многих элементов гидропривода по высокому классу точностидля достижения малых зазоров между подвижными и неподвижными деталями, что усложняет конструкцию и повышает стоимость их изготовления.

4. Взрыво- и огнеопасностьприменяемых минеральных рабочих жидкостей.

5. Невозможность передачи энергии на большие расстоянияиз-за больших потерь на преодоление гидравлических сопротивлений и резкое снижение при этом КПД гидросистемы.