Введение
Использование жидкостей под давлением для создания, управления и передачи энергии. Гидравлика и пневматика – это традиционное разделение систем, использующих для этих целей жидкость (например, минеральное масло или воду) и газ (например, сжатый воздух или другие газы) соответственно. Хотя пар также является жидкостью, паровые системы мощности обычно классифицируются отдельно от гидравлических и пневматических. Ранее системы сжатого воздуха и воды использовались для передачи энергии от центрального источника промышленным потребителям на значительные расстояния, однако современные системы передачи энергии жидкостью обычно располагаются в пределах одного здания или мобильной машины. Системы передачи энергии жидкостью выполняют работу посредством давления жидкости, непосредственно воздействующего на поршень в цилиндре или ротор в объёмном двигателе. Цилиндр создает силу, приводящую к линейному движению, а объёмный двигатель – крутящий момент, приводящий к вращательному движению. В системе передачи энергии жидкостью цилиндры и объёмные двигатели (также называемые исполнительными механизмами или приводами) выполняют необходимую работу. Управление системой осуществляется с помощью регулирующих компонентов, таких как клапаны.
Fluid power is the use of fluids under pressure to generate, control, and transmit power. Fluid power is conventionally subdivided into hydraulics (using a liquid such as mineral oil or water) and pneumatics (using a gas such as compressed air or other gases). Although steam is also a fluid, steam power is usually classified separately from fluid power (implying hydraulics or pneumatics). Compressed air and water pressure systems were once used to transmit power from a central source to industrial users over extended geographic areas; fluid power systems today are usually within a single building or mobile machine. Fluid power systems perform work by a pressurized fluid bearing directly on a piston in a cylinder or in a fluid motor. A fluid cylinder produces a force resulting in linear motion, whereas a fluid motor produces torque resulting in rotary motion. Within a fluid power system, cylinders and motors (also called actuators) do the desired work. Control components such as valves regulate the system.
Элементы
Система гидро- или пневмопривода состоит из насоса, приводимого в действие первичным двигателем (например, электродвигателем или двигателем внутреннего сгорания), который преобразует механическую энергию в энергию жидкости. Под давлением жидкость управляется и направляется клапанами в исполнительное устройство, такое как гидравлический или пневматический цилиндр, для обеспечения линейного движения, или в гидравлический или пневматический двигатель для обеспечения вращательного движения или крутящего момента. Вращательное движение может быть непрерывным или ограничено менее чем одним оборотом.
Характеристики
Системы гидропривода способны развивать высокую мощность и большие усилия в малых объемах по сравнению с электрическими системами. Усилие, прикладываемое в системе, может быть легко контролировано с помощью манометров и расходомеров. По сравнению с системами, использующими электричество или топливо для создания усилия, системы гидропривода при правильном обслуживании отличаются длительным сроком службы. Рабочая жидкость, проходящая через гидромотор, обеспечивает его естественное охлаждение, в то время как для электродвигателя необходимо предусматривать отдельную систему охлаждения. Гидромоторы обычно не образуют искр, что исключает возможность воспламенения или взрыва в опасных зонах, содержащих легковоспламеняющиеся газы или пары. Системы гидропривода подвержены потерям давления и расхода в трубопроводах и управляющих устройствах. Для поддержания чистоты рабочей жидкости в системах гидропривода используются фильтры и другие средства. Любое загрязнение в системе может привести к износу уплотнений и утечкам, а также к засорению управляющих клапанов и нестабильной работе. Гидравлическая жидкость чувствительна к температуре и давлению, а также обладает некоторой сжимаемостью. Это может привести к неправильной работе системы. При неправильной работе могут возникать кавитация и аэрация.
Сравнение пневматических и гидравлических систем
Стоимость пневматических систем ниже как при создании, так и при эксплуатации. В качестве рабочего тела используется воздух, поэтому не требуется слив или регенерация рабочей жидкости. Гидравлические системы работают с более высоким давлением и требуют более крупных компонентов, чем пневматические. Точность В отличие от жидкостей, газы значительно изменяют свой объем при повышении давления, что затрудняет достижение высокой точности.
Синхронизация
Эта схема работает на основе синхронизации. Когда цилиндр достигает определенной точки, активируется другой цилиндр – либо гидравлическим концевым клапаном, либо за счет нарастания давления в цилиндре. Такие схемы используются в производстве, например, на сборочной линии. Когда гидравлический манипулятор активируется для захвата объекта, он достигает точки полного выдвижения или втягивания, после чего активируется другой цилиндр для навинчивания крышки или верхней части на объект. Отсюда и термин "синхронизация".
Регенеративный
В регенеративной схеме используется цилиндр двойного действия. Этот цилиндр оснащен насосом с постоянной производительностью. Применение регенеративной схемы позволяет использовать насос меньшего размера для конкретной задачи. Это достигается за счет перенаправления жидкости на поршень, а не обратно в бак. Например, в процессе бурения регенеративная схема обеспечивает бурение с постоянной скоростью и быстрое втягивание штока. Это дает оператору возможность повысить скорость и точность производства.
Электрическое управление
Комбинации электрического управления элементами гидро- и пневмопривода широко распространены в автоматизированных системах. Существует большое разнообразие измерительных, сенсорных и управляющих элементов, доступных в электрическом исполнении. Они могут использоваться для управления электромагнитными или сервоклапанами, которые, в свою очередь, управляют элементами гидро- и пневмопривода. Электрическое управление может применяться, например, для дистанционного управления системой гидро- или пневмопривода, исключая необходимость прокладки длинных управляющих линий к удалённому ручному клапану.