Достоинства и недостатки объемных гидроприводов
Объемные гидроприводы обладают следующими достоинствами.
1. Способность передавать большие усилия при малых размерах установки. гидравлические системы, проигрывая электрическим в компактности и массе аппаратуры управления, значительно превосходят последние по конструктивным возможностям получения малогабаритных и мощных исполнительных механизмов. Например, габариты современного гидромотора составляют 12…20% габаритов электродвигателя той же мощности.
2. Гидродвигатели вращательного действия (гидромоторы) обладают значительно меньшим моментом инерции, чем электродвигатели. Благодаря этому возможно высокое быстродействие гидромотора (время разгона составляет 0,1 с, время реверса 0,03…0,20 с). Вследствие этого гидропривод обеспечивает высокую частоту реверсирований: для гидромотора – до 500 и более, для гидроприводов прямолинейного движения с относительно небольшими массой и ходами – до 1000 в минуту.
3. Возможность бесступенчатого регулирования выходной скорости в широком диапазоне. Например, передаточное отношение гидромотора (отношение минимальной частоты вращения к максимальной) составляет во многих случаях 1:1000. Нижний предел частоты вращения большинства существующих гидромоторов доведен до 5···10 об/мин, чего не скажешь об электродвигателях.
4. Независимость расположения узлов гидросистемы и возможность разветвления мощности. В этом отношении гидропривод подобен электроприводу. В гидроприводах разнообразное взаимное расположение насосов и гидродвигателей обеспечивается применением трубопроводов. Мощность потока жидкости на выходе из одного насоса легко разветвлить для привода нескольких гидродвигателей. Применение секционных насосов еще более упрощает эту функцию.
5. Простота преобразования вращательного движения в поступательное или поворотное. Система насос – гидроцилиндр или насос – моментный гидроцилиндр позволяет легко преобразовывать движение в поступательное или поворотное. При этом обеспечиваются независимость расположения узлов, достаточная величина перемещения, надежная фиксация рабочего органа в любом заданном положении и возможность регулирования скорости перемещения.
6. Сравнительная простота предохранения гидропривода и рабочей машины от перегрузок. Это достигается установкой предохранительного клапана на выходе из насоса.
7. Сравнительная простота автоматического регулирования привода.
8. Самосмазываемость узлов гидропривода. Это весьма ценное достоинство, т.к. при создании механических силовых приводов необходимо предусматривать и систему смазки.
9. Простота изготовления элементов гидропривода и эксплуатации. Высокая надежность и долговечность. Так, срок службы многих типов насосов и гидродвигателей доведен до 20000 часов и более, а гидрораспределитель с электрогидравлическим управлением при давлении 12,5 МПа выдерживает около 2000000 переключений, сохраняя работоспособность.
В качестве примера, который наглядно показывает надежность гидрооборудования, могут послужить наблюдения за работой и хронометраж простоев двух автоматических линий. Простои линии из-за неисправностей электрооборудования составляют 14…35% от всех потерь, по вине гидрооборудования – 0,42…1,12%.
недостатки гидроприводов.
1. Ограничение скорости течения жидкости в гидросистеме (3…5м/с).
2. Насыщение рабочей жидкости воздухом, нагрев и загрязнение.
Это приводит к ее усиленному нагреву за счет выделения тепла при сжатии воздуха, нарушению быстроты и точности срабатывания выходного звена гидропривода. Изменение температуры рабочей жидкости оказывает влияние на эксплуатационную характеристику системы. Если 6…10% сжимаемого объема рабочей жидкости составляет растворенный воздух, то при снижении давления в системе жидкость вспенивается, а при резком изменении нагрузки может возникнуть скачкообразное перемещение исполнительного механизма.
Загрязнение рабочей жидкости приводит к повышенному износу, увеличению зазоров в подвижных элементах гидрооборудования, снижению объемного к.п.д. системы.
Анализ причин отказов и нарушений в работе гидрофицированых машин и систем показывает, что примерно 75% всех неисправностей являются следствием перечисленных выше факторов.
Действие этих факторов может быть устранено или в значительной степени снижено при условии, если гидравлическая система спроектирована правильно или грамотно эксплуатируется.
Требования к рабочей жидкости
Рабочая жидкость гидросистем должна обладать:
- хорошими смазывающими свойствами по отношению к материалам трущихся пар;
- минимальной зависимостью вязкости от температуры в требуемом диапазоне температур;
- малой упругостью насыщенных паров и высокой температурой кипения. В жидкость не должны входить легкоиспаряющиеся компоненты, что может привести к загустению жидкости;
- нейтральностью к применяемым материалам и малым абсорбированием воздуха, а также легкостью его отделения;
- устойчивостью к окислению и длительным сроком службы;
- высоким объемным модулем упругости и малым коэффициентом теплового расширения;
- высокими изолирующими и диэлектрическими свойствами.
Все многообразие применяемых в гидроприводах рабочих жидкостей можно разделить на две группы: на минеральной (нефтяной) и синтетической основах. Рабочие жидкости на нефтяной основе имеют сравнительно низкую верхнюю границу температурного диапазона и содержат различные антиокислительные и антикоррозионные присадки. Синтетические рабочие жидкости обладают высокотемпературными свойствами; они негорючие, но очень дороги.