Разница между электрическими, пневматическими и гидравлическими линейными приводами

[править] Гидравлическое оборудование в сельском хозяйстве

Наряду с технологическим прогрессом росла производительность и в аграрной сфере. Сегодня специализированная техника практически полностью вытеснила ручной труд на полях или использование живой рабочей силы в принципе. Лошадей с плугами заменили трактора, к которым для работы на земельных участках цеплялись трехкорпусные плуги, косилки, бороны. Несколько позднее были созданы зерноуборочные комбайны, которые для собственного передвижения были прицепами к тракторам, а еще некоторое время спустя на полях стали появляться самостоятельные комбайны. Однако данная техника была очень тяжела в работе, так как различными операциями на ней приходилось руководить вручную, что, конечно же, далеко не каждому было под силу.

Постепенно в устройство сельскохозяйственных машин стала включаться гидравлика. С ее помощью управление спецтехникой значительно облегчилось, а производительность повысилась. Теперь такими механизмами оборудованы практически все трактора и комбайны.

[править] Распространенные причины неисправности гидравлических систем

• Нет подачи гидравлической жидкости к механизму.
• Неслаженное движение рабочих элементов системы.
• Отсутствие давления в системе.
• Посторонний шум или вибрация в механизме.
• Внезапное снижение скорости движения гидравлического механизма при увеличении нагрузки.
• Плавное снижение скорости движения рабочего механизма.
• Высокое давление в нагнетательной линии без нагрузки.
• Пропускание жидкости обратным клапаном при изменении ее потока.
• Перегрев гидравлической жидкости.
• Обильные утечки гидравлической жидкости через дренажные отверстия.
• Повреждения маслопроводов и нарушение герметичности.
• Выброс гидравлической жидкости или пены через горловину маслобака или крышку сливного фильтра.
• Нарушение функции предохранительного клапана по сдерживанию давления.
• Отсутствие давления за редукционным клапаном.
• Некорректная работа редукционного клапана.
• Отсутствие процесса реверсирования потока масла золотником приточного исполнения.
• Нарушение функционирования золотника при включении электромагнита в гидросистеме типа электрогидравлического управления.
• Гул и перегрев электромагнитов.
• Низкая скорость подачи силового узла при работе с регулятором расхода.

Техническое обслуживание клапанов

Поддерживайте хорошее состояние клапанов!

Как вы хорошо знаете, клапаны являются прецизионными изделиями и должны снимать точные показания давления, направления и объёма масла гидравлической системы. Поэтому, клапаны должны быть правильно установлены и содержаться в нормальном состоянии.

Причины неисправности клапанов

Загрязнения, такие как грязь, пух, коррозия и отстой могут вызвать неправильную работу и повреждение деталей клапана. Такие загрязнения вызывают заедание клапана, неполное открытие или обдирание поверхности сопряжения до тех пор, пока не начнётся течь. Такие неисправности исключены при содержании оборудования в чистоте.

Точки проверки

Во время поиска неисправностей или ремонта, проверьте следующие детали.

Распределительный клапан давления – Предохранительный клапан

Проверьте седло клапана (седло клапана и тарелка клапана) на предмет течи и задирания. Проверьте на предмет застревания плунжера в корпусе. Проверьте резиновые колечки. Проверьте, не засорён ли дроссель.

Распределительный клапан потока

Проверьте золотник и каналы на предмет неровностей и царапин. Проверьте уплотнения на течь Проверьте на наличие неровностей краёв. Проверьте на наличие царапин на золотнике.

Золотники распределительного клапана потока установлены в корпусе в рассчитанных местах. Это сделано для обеспечения наименьшего зазора между корпусом и золотником для предотвращения внутренней течи и максимального качества сборки. Поэтому, устанавливайте золотники в соответствующие отверстия.

Латышенков А. М., Лобачев В. Г. Гидравлика. М.: ГИЗЛСА, 1956.,- 408с.

В книге даны основы гидростатики и теоретической гидродинамики, подробно изложено понятие о гидравлических сопротивлениях, равномерное и неравномерное движение жидкости в трубах (расчет водопроводов и канализационных систем) и каналах, водосливы, а также движение грунтовых вод.

Книга составлена в соответствии с программой Министерства высшего образования СССР по курсу «Гидравлика» для факультетов водоснабжения и канализации строительных вузов и предназначена в качестве учебника для студентов этих факультетов, а также других (не гидротехнических) факультетов строительных вузов.

[править] Гидравлическое оборудование в промышленности

Ни одно крупное или даже средних объемов предприятие, целью которого является дальнейшее успешное производство и развитие, а не прекращение деятельности, не обходится без оборудования с наличием гидравлических механизмов. Здесь, кроме погрузчиков, это могут быть насосные станции, определенные станки или автоматы с гидросистемами, отвечающие за конкретное действие на производственной линии (например, штамповка). Точность и систематизированность выполнения заданных операций является неотъемлемой составляющей в работе гидросистем. Не стоит забывать о транспортировке грузов. Таким грузом может быть производственное сырье, ввозимое на территорию предприятия различного рода тягачами, на которых также могут быть установлены гидравлические агрегаты. То же самое можно сказать и о выездном готовом производственном продукте.

Все это позволяет многократно увеличить темпы любого рода производства или деятельности.

Условные обозначения на гидросхеме, как читать гидросхему

hydrostat.ru

Пневматические привода

Преимущества

Простота и экономичность. Большинство пневматических алюминиевых приводов имеют максимальное давление до 1 МПа с рабочим диаметром цилиндра от 12,5 до 200 мм, что приблизительно соответствует силе в 133 — 33000 Н. Стальные пневматические привода обычно имеют максимальное давление до 1,7 МПа с рабочим диаметром цилиндра от 12,5 до 350 мм и создают силу от 220 до 171000 Н .

Пневматические привода позволяют точно управлять перемещением обеспечивая точность в пределах 2,5 мм и повторяемость в пределах 0,25 мм.

Пневматические привода могут применяться в районах с экстремальными температурами. Стандартный диапазон температур от -40 до 120 ˚C. В плане безопасности использование воздуха в пневматических приводах избавляет от необходимости использования опасных материалов. Данные привода удовлетворяют требованиям взрывозащищенности и безопасности, так как они не создают магнитного поля, в связи с отсутствием электродвигателя.

В последние годы в области пневматики достигнуты успехи в миниатюризации, материалах и интеграции с электроникой. Стоимость пневматических приводов низкая в сравнении с другими приводами. Пневматические привода имеют маленький вес, требуют минимального обслуживания и имеют надежные компоненты.

Недостатки

Потеря давления и сжимаемость воздуха делает пневматические привода менее эффективными, чем другие способы создания линейного перемещения. Ограничения компрессора и системы подачи значит, что работа на низком давлении приведет к маленьким силам и скоростям. Компрессор должен работать все время даже если привода ничего не перемещают.

Для действительно эффективной работы пневматические привода должны иметь определенные размеры для каждой задачи. Из-за этого они не могут использоваться для других задач. Точное управление и эффективность требуют распределители и вентили соответствующего размера для каждого случая, что увеличивает стоимость и сложность.

Несмотря на то, что воздух легко доступен, он может быть загрязнен маслом или смазкой, что приводит к простою и необходимости в обслуживание.

Цилиндр пневматического привода

Преимущества гидравлического оборудования

Гидравлика есть во многих машинах начиная от экскаваторов и бульдозеров и заканчивая экскаваторами и автогрейдерами.

Наличие такой системы обеспечивает следующие преимущества:

1. Грузоподъемность: гидравлические системы прикладывают больше усилий, чем механические, электрические или пневматические системы, и выдерживают более высокие нагрузки.
2. Долговечность: гидравлические системы служат дольше, чем их механические или электрические аналоги. Усовершенствованная конструкция такого оборудования более проста, что минимизирует риск разрушения. Гидравлические системы содержат меньше движущихся частей и компонентов, что облегчает их обслуживание и ремонт.
3. Точность: большинство гидравлических систем легче контролировать, чем механические или пневматические. Таким образом, они обеспечивают более надежные результаты в ситуациях, где важна точность определения.
4. Безопасность: гидравлика не производит искр, которые могут представлять опасность или повышенный риск взрыва на некоторых объектах. Такое оборудование можно уверенно и спокойно использовать в таких местах, как шахты и химические заводы.
5. Бесшумная работа: поскольку гидравлика имеет меньше быстро движущихся частей, она, как правило, производит меньше шума, что может быть важным фактором на некоторых рабочих местах.

Еще одно преимущество – экономичность. Гидравлические системы легче обслуживать, они требуют менее частой замены деталей и компонентов, что приводит к снижению эксплуатационных расходов.

Михайлов А. К., Малюшенко В. В. Лопастные насосы. Теория, расчет и конструирование. М., «Машиностроение» 1977. 288 с. с ил.

В книге изложены основы теория лопастных насосов, основные инженерные методы гидродинамических и механических расчетов проточной части н наиболее ответственных деталей. Рассмотрены принцип действия н конструкции основных узлов. Описаны наиболее распространенные типы конструкций лопастных насосов отечественного и зарубежного производства. Приведены методы испытаний к экспериментальных исследований насосов.

Книга предназначена для инженерно-технических работников, занимающихся исследованием, проектированием, изготовлением и эксплуатацией лопастных иасосов. Она может быть также полезна студентам энергомашиностроительных специальностей.

Перспективы развития

Перспективы развития гидропривода во многом связаны с развитием электроники. Так, совершенствование электронных систем позволяет упростить управление движением выходных звеньев гидропривода. В частности, в последние 10—15 лет стали появляться бульдозеры, управление которыми устроено по принципу джойстика.

С развитием электроники и вычислительных средств связан прогресс в области диагностирования гидропривода. Процесс диагностирования некоторых современных машин простыми словами может быть описан следующим образом. Специалист подключает переносной компьютер к специальному разъёму на машине. Через этот разъём в компьютер поступает информация о значениях диагностических параметров от множества датчиков, встроенных в гидросистему. Программа или специалист анализирует полученные данные и выдаёт заключение о техническом состоянии машины, наличии или отсутствии неисправностей и их локализации. По такой схеме осуществляется диагностирование, например, некоторых современных ковшовых погрузчиков. Развитие вычислительных средств позволит усовершенствовать процесс диагностирования гидропривода и машин в целом.

Важную роль в развитии гидропривода может сыграть создание и внедрение новых конструкционных материалов. В частности, развитие нанотехнологий позволит повысить прочность материалов, что позволит уменьшить массу гидрооборудования и его геометрические размеры, повысить его надёжность. С другой стороны, создание прочных и одновременно эластичных материалов позволит, например, уменьшить недостатки многих гидравлических машин, в частности, увеличить развиваемое диафрагменными насосами давление.

В последние годы наблюдается существенный прогресс в производстве уплотнительных устройств. Новые материалы обеспечивают полную герметичность при давлениях до 80 МПа, низкие коэффициенты трения и высокую надёжность.

[править] Выбор гидравлического оборудования

При подборе необходимого гидравлического механизма или спецтехники, имеющей гидравлическую систему, важно обращать внимание на эксплуатационные характеристики, которые включают в себя:

• диапазон рабочего давления;
• тип транспорта с его коэффициентом полезного действия (КПД);
• тип используемой гидравлической жидкости;
• условия окружающей среды.

Также очень важно учитывать, насколько надежна компания, предлагающая товар. Вся техника и навесное оборудование должны иметь соответствующие инструкции или паспорта, сертификаты качества и установленные гарантийные сроки

Пластинчатые

В этих гидромашинах пластины, размещенные на роторе, выполняют основную работу. Специальные пружины усиливают их прижим к неподвижному корпусу. Соседние элементы становятся ограничителями объемной камеры, в ней рабочая среда при вращении ротора попадает из полости подачи к полости нагнетания. Присутствие двух и более областей всасывания и стольких же зон входа в систему свойственно конструкциям двукратного или многократного действия.

Достоинства пластинчатых насосов:

1. Пониженная пульсация.
2. Снижение рабочего шума.
3. Пониженные требования к засоренности перемещаемой среды.
4. Регулируемый рабочий объем.

Минусы:

1. Подшипники ротора сильно нагружены.
2. Низкое давление.
3. Сложность при уплотнении пластин на торцах.
4. Низкая ремонтопригодность.

Г12 – популярная марка одно- и двухпоточных пластинчатых конструкций.

Электрические привода

Преимущества

Электрические привода обладают высокой точностью позиционирования. Для примера точность может достигать 8 мкм с повторяемостью не хуже 1 мкм . Настройки привода масштабируемы для любых целей и требующихся усилий.

Электрические привода могут быть быстро подключены к системе. Диагностическая информация доступна в режиме реального времени.

Обеспечивается полное управление параметрами движения. Могут включать энкодеры для контроля скорости, положения, момента и приложенных сил.

Электрические привода тише и .

В связи с отсутствием жидкостей отсутствует риск загрязнения окружающей среды.

Недостатки

Начальная стоимость электрических приводов выше чем пневматических и гидравлических.

В отличие от пневматических приводов электрические привода (без дополнительных средств) не подходят для применения во взрывоопасных местах.

При продолжительной работе электродвигатель может перегреваться, увеличивая износ редуктора. Электродвигатель может также иметь большие размеры, что может привести к трудностям установки.

Сила электропривода, допустимые осевые нагрузки и скоростные параметры электропривода определяются выбранным электродвигателем. При изменении заданных параметров необходимо менять электродвигатель.

Линейный электропривод, включающий вращающийся электродвигатель и механический преобразователь

Где используется

Если говорить про простые варианты гидромашин (в которых давление передаётся при помощи жидкости), они используются в таких приспособлениях как домкраты, прессы, подъёмники. Следовательно, гидромашины используются в строительстве и машиностроение. Это так называемые гидроприводы, которые используются в различных подвижных частях строительных машин (ковши, буры, манипуляторы).

Если сравнить гидропривод с его механическим аналогом, у первого можно выделить такие преимущества:

1. Высокая мощность передаваемая на одну единицу веса элемента.
2. Скорость работы. Запуск, реверс и полная остановка выигрывают в скорости выполнения у механических и электрических приводов.
3. Надёжное предохранение от перегрузов всей системы.
4. Возможность установить на гидропривод любое оборудование (ковш, дисковая пила, отбойный молоток и многое другое).

Однако когда речь идёт об использование гидропривода на больших расстояниях, он сильно уступает аналогам в КПД.

Насосы применяются в соответствие с их конструкциями. Центробежные насосы получили своё распространение в работе теплоэлектростанций, системах очистки сточных вод, химической и пищевой промышленности. Также они используются для перемещения сжиженных газов, реагентов и нефтепродуктов.

Возвратно-поступательные насосы, являются самым старейшим видом. Ещё в древности они получили своё распространение в водоснабжение. Сейчас они используются в тех же целях, плюс для перекачки взрывоопасных жидкостей, пищевой промышленности (перемещение молочной продукции внутри заводов), а также в системах подачи топлива для ДВС.

Шестерные насосы могут работать только с невысоким уровнем давления. Их используют в сельскохозяйственной промышленности, коммунальных отраслях, перекачке различных видов топлива (бензин, нефть, дизель, различные добавки и присадки, мазут). В химической промышленности их применяют для перемещения кислот, спиртов, растворителей и щелочей.

В последние годы, гидравлические машины получили широкое распространение в создание тренажёров для занятий спортом.

Гидротурбины используются на ГЭС. Однако только в соответствие с силой напора:

История развития гидропривода

Гидравлические технические устройства известны с глубокой древности. Например, насосы для тушения пожаров существовали ещё во времена Древней Греции.

Однако, как целостная система, включающая в себя и насос, и гидродвигатель, и устройства распределения жидкости, гидропривод стал развиваться в последние 200—250 лет.

Одним из первых устройств, ставших прообразом гидропривода, является гидравлический пресс. В 1795 году патент на такое устройство получил Джозеф Брама (англ. Joseph Bramah), которому помогал Генри Модсли, и в 1797 году первый в истории гидравлический пресс был построен.

В конце XVIII века появились первые грузоподъёмные устройства с гидравлическим приводом, в которых рабочей жидкостью служила вода. Первый подъёмный кран с гидравлическим приводом был введён в эксплуатацию в Англии в 1846—1847 годах, и со второй половины XIX века гидропривод находит широкое применение в грузо-подъёмных машинах.

Создание первых гидродинамических передач связано с развитием в конце XIX века судостроения. В то время в морском флоте стали применять быстроходные паровые машины. Однако, из-за кавитации, повысить число оборотов гребных винтов не удавалось. Это потребовало применения дополнительных механизмов. Поскольку технологии в то время не позволяли изготавливать высокооборотистые шестерённые передачи, то потребовалось создание принципиально новых передач. Первым таким устройством с относительно высоким КПД явился изобретённый немецким профессором Г. Фётингером гидравлический трансформатор (патент 1902 года), представлявший собой объединённые в одном корпусе насос, турбину и неподвижный реактор. Однако первая применённая на практике конструкция гидродинамической передачи была создана в 1908 году, и имела КПД около 83 %. Позднее гидродинамические передачи нашли применение в автомобилях. Они повышали плавность трогания с места. В 1930 году Гарольд Синклер (англ. Harold Sinclair), работая в компании Даймлер, разработал для автобусов трансмиссию, включающую гидромуфту и планетарную передачу. В 1930-х годах производились первые дизельные локомотивы, использовавшие гидромуфты.

В СССР первая гидравлическая муфта была создана в 1929 году.

В 1882 году компания Армстронг Уитворс представила экскаватор, в котором впервые ковш имел гидравлический привод. Один из первых гидрофицированных экскаваторов был произведён французской компанией Poclain в 1951 году. Однако эта машина не могла поворачивать башню на 360 градусов. Первый полноповоротный экскаватор с гидроприводом был представлен этой же фирмой в 1960-м году. В начале 1970-х годов гидрофицированные экскаваторы, обладавшие большей производительностью и простотой управления, в основном, вытеснили с рынка своих предшественников — экскаваторы на канатной тяге.

Первый патент, связанный с гидравлическим усилением, был получен Фредериком Ланчестером в Великобритании в 1902 году. Его изобретение представляло собой «усилительный механизм, приводимый посредством гидравлической энергии». В 1926 году инженер подразделения грузовиков компании Пирс Эрроу (англ. Pierce Arrow) продемонстрировал в компании «Дженерал моторс» гидроусилитель руля с хорошими характеристиками, однако автопроизводитель посчитал, что эти устройства будут слишком дорогими, чтобы выпускать их на рынок. Первый предназначенный для коммерческого использования гидроусилитель руля был создан компанией Крайслер в 1951 году, и сейчас большинство новых автомобилей укомплектовывается подобными устройствами.

Фирма Хонда после представления гидростатической трансмиссии в 2001 году для своей модели мотовездехода FourTrax Rubicon, анонсировала в 2005-м году мотоцикл Honda DN-01 с гидростатической трансмиссией, включающей насос и гидромотор. Модель начала продаваться на рынке в 2008 году. Это была первая модель транспортного средства для автодорог, в котором использовалась гидростатическая трансмиссия.