Вы когда-нибудь задумывались, как мощные машины без труда выполняют сложные задачи? Ответ кроется в их гидравлических системах - невоспетых героях современного машиностроения. В этой статье блога мы погрузимся в увлекательный мир гидравлики, изучим ее принципы, преимущества и разнообразные сферы применения в различных отраслях. Приготовьтесь узнать, как эта замечательная технология меняет наш образ жизни и работы.
Гидравлическая система - это система передачи, использующая жидкость в качестве рабочей среды и применяющая внутреннее давление жидкости для передачи, преобразования и управления мощностью (или энергией) на основе принципа Паскаля в механике жидкостей.
Гидравлическая система - это ключ к управлению механическим оборудованием для выполнения различных действий, и ее технический уровень и характеристики продукции напрямую влияют на уровень автоматизации и надежность механического оборудования.
Преимущества:
1. Сайт гидравлическая передача Устройство работает плавно и может стабильно двигаться на низких скоростях. При изменении нагрузки стабильность его движения относительно устойчива, и он может легко достичь бесступенчатого регулирования скорости во время движения, а коэффициент регулирования велик, как правило, до 100:1, а максимальный может достигать 200:1.
2. При одинаковой мощности гидравлическое передаточное устройство имеет небольшой объем, малый вес и компактную структуру, поэтому его инерция мала, а скорость переключения высока.
3. Управление и регулировка гидравлического передаточного устройства относительно просты и удобны в эксплуатации.
Недостатки:
1. Гидравлическая трансмиссия использует жидкость в качестве среды передачи энергии, и неизбежно возникают утечки между частями, находящимися в относительном движении, что приводит к потере объема.
В то же время, из-за сжимаемости корпуса, его, как правило, нелегко использовать в случае очень жестких требований к передаточному числу (например, при обработке резьбы и шестерен).
Для уменьшения утечек требуется высокая точность изготовления гидравлических компонентов.
2. Поток масла в трубопроводах и через соответствующие гидравлические компоненты приводит к потерям давления, механическим потерям на трение и вязкостное трение между движущимися частями и молекулами масла, а также к потерям объема из-за утечек, что снижает общую эффективность гидравлической системы.
3. Изменение температуры масла приводит к изменению его вязкости, что влияет на стабильность гидравлической системы, поэтому трудно использовать гидравлическую трансмиссию в условиях низких и высоких температур.
4. Из-за небольшого зазора между гидравлическим устройством и частями относительного движения гидравлическая система чувствительна к загрязнению маслом, поэтому необходимо обеспечить средства для предотвращения загрязнения маслом и хорошую фильтрацию.
1. Применение гидравлических технологий в промышленности
Гидравлические технологии обычно применяются для тяжелого, крупного и очень крупного оборудования, такого как гидравлические системы прокатных станов и гидравлические системы непрерывного литья заготовок в металлургической промышленности, а также для сценариев высокоскоростного реагирования в военной промышленности, таких как управление рулями самолетов, управление рулями кораблей и системы высокоскоростного реагирования.
2. Применение гидравлических технологий в ветроэнергетике
Гидравлическая система в основном используется для регулирования момента лопастей, демпфирования, остановки и торможения ветряной турбины.
Ветряная турбина, используемая для производства энергии ветра, состоит из множества вращающихся компонентов. Мотогондола вращается в горизонтальной плоскости и вместе с ветроколесом поворачивается вдоль горизонтальной оси, вырабатывая энергию.
В ветряной турбине с переменными лопастями лопасти ветроколеса должны вращаться вокруг центральной оси корня, чтобы адаптироваться к различным условиям ветра. Когда ветряк останавливается, кончик лопасти должен быть отброшен, чтобы сформировать демпфер.
3. Применение гидравлических технологий в военной области
Современная война - это локальная война в условиях высоких технологий. Высокие технологии широко используются в военной сфере, на поле боя вводятся различные новые виды вооружений и технологического оружия, в результате чего внезапность и разрушительность войны беспрецедентно возрастают, а зависимость войны от гидравлических технологий еще больше усиливается.
4. Применение гидравлических технологий в машиностроении
Гидравлические переменные высокочастотные ударные молоты имеют очень хорошие перспективы применения в геологоразведке и на океанских месторождениях.
Частота возбуждения обычных гидравлических высокочастотных ударных молотков составляет 10-20 Гц, в то время как частота возбуждения новейших гидравлических высокочастотных ударных молотков, недавно представленных в Японии, может достигать 60 Гц.
При строительстве частота и амплитуда возбуждения могут быть изменены в соответствии с фактической ситуацией на площадке, что позволяет оптимизировать вибрацию и условия работы.
5. Применение гидравлических технологий в области подводных работ
С углублением изучения человеком морского дна в современном обществе стремительно развивается и технология подводных роботов, а их функции уже не ограничиваются простыми видами наблюдения.
Внимание людей приковано к операционным подводным роботам, которые, очевидно, имеют больше пространства для развития и рынка. В процессе работы механическая рука является наиболее распространенным и сложным компонентом.
Гибкая механическая рука помогает оперативному подводному роботу выполнять различные задачи под водой с отличным результатом.
6. Применение гидравлических технологий в области горного оборудования
Новый гидравлический экскаватор обладает не только такими преимуществами, как малый вес, небольшие размеры, компактная конструкция и т.д., но и рядом преимуществ в процессе трансмиссии, таких как стабильность, простота управления, возможность бесступенчатого регулирования скорости и автоматического управления.
Кроме того, производительность развивается в направлении высокой эффективности, высокой надежности, безопасности, энергосбережения, а также автоматизации и интеллекта.
7. Применение гидравлических технологий в лифтах
Гидравлические лифты обладают такими преимуществами, как большая грузоподъемность и плавность хода, но принцип их работы отличается.
Уложенная направляющая с R-образным слоем подходит для формы движения лестничного гидравлического лифта, а композитная группа шкивов - для формы движения гидравлического лифта.
1. Начало
Все электромагниты выключены, и выходное масло главного насоса проходит через среднюю разгрузку клапанов 6 и 21.
2. Быстрый спуск главного цилиндра
Электромагниты 1Y и 5Y находятся под напряжением, клапан 6 занимает нужное положение, и управляющее масло проходит через клапан 8, чтобы открыть управляемый электромагнитом односторонний клапан 9.
Впускной тракт: клапан насоса 1 6 правый позиционный клапан 13 верхней камеры главного цилиндра.
Путь возврата: нижняя камера главного цилиндра клапан 9 клапан 6 правое положение клапан 21 среднее положение масляный бак.
Заслонка главного цилиндра быстро опускается под действием собственного веса, и насос 1, хотя и находится в состоянии максимальной подачи, все еще не может удовлетворить свои потребности, поэтому масло в верхней камере масляного бака 15 поступает в верхнюю камеру главного цилиндра через загрузочный клапан 14.
3. Медленное приближение к заготовке и повышение давления в главном цилиндре
Когда затвор главного цилиндра опускается в определенное положение и срабатывает переключатель хода 2S, 5Y обесточивается, клапан 9 закрывается, и масло в нижней камере главного цилиндра возвращается в масляный бак через клапан обратного давления 10, клапан 6 правого положения и клапан 21 среднего положения.
В это время давление в верхней камере главного цилиндра повышается, клапан 14 закрывается, и главный цилиндр медленно приближается к заготовке под действием масла под давлением, подаваемого насосом 1.
После контакта с заготовкой сопротивление внезапно возрастает, а давление еще больше увеличивается, в результате чего выходной поток насоса 1 автоматически уменьшается.
4. Поддержание давления
Когда давление в верхней камере главного цилиндра достигает заданного значения, реле давления 7 подает сигнал, в результате чего 1Y обесточивается, клапан 6 возвращается в среднее положение, верхняя и нижняя камеры главного цилиндра закрываются, а конические поверхности одностороннего клапана 13 и зарядного клапана 14 обеспечивают хорошую герметичность, тем самым поддерживая давление в главном цилиндре.
Время поддержания давления регулируется реле времени. Во время поддержания давления насос разгружается через среднее положение клапанов 6 и 21.
5. Сброс давления, возврат главного цилиндра и конец для поддержания давления
Когда реле времени подает сигнал, соленоид 2Y включается, и клапан 6 оказывается в левом положении.
Из-за высокого давления в верхней камере главного цилиндра гидравлический управляющий клапан 12 находится в верхнем положении, и масло под давлением открывает внешний клапан последовательности управления 11, позволяя выходному маслу из насоса 1 возвращаться в масляный бак через клапан 11.
Насос 1 работает при низком давлении, которого недостаточно, чтобы открыть сердечник главного клапана 14, но вместо этого открывается сердечник разгрузочного клапана, позволяя маслу в верхней камере главного цилиндра выходить обратно в верхний масляный бак через отверстие разгрузочного клапана, и давление постепенно снижается.
Когда давление в верхней камере главного цилиндра падает до определенного уровня, клапан 12 возвращается в нижнее положение, клапан 11 закрывается, а давление в насосе 1 увеличивается, в результате чего клапан 14 полностью открывается. В это время маршрут впуска масла:
насос 1 к клапану 6 в левом положении к клапану 9 в нижнюю камеру главного цилиндра. Маршрут возврата масла следующий:
верхней камеры главного цилиндра через клапан 14 в верхний масляный бак 15, обеспечивая быстрый возврат главного цилиндра.
6. Главный цилиндр останавливается на месте
Когда ползун главного цилиндра поднимается и срабатывает путевой выключатель 1S, электромагнит 2Y теряет питание и клапан 6 оказывается в среднем положении, герметизируя нижнюю камеру главного цилиндра с помощью гидравлического одностороннего клапана 9, в результате чего главный цилиндр останавливается на месте и не двигается, а выходное масло из насоса 1 выгружается через клапан 6 и 21 в среднем положении.
7. Выдвижение и втягивание нижнего цилиндра
Когда на 3Y подается напряжение, клапан 21 находится в левом положении. Масло поступает в нижний цилиндр по следующему пути: насос 1, клапан 6 в центральном положении, клапан 21 в левом положении и нижняя полость нижнего цилиндра.
Масло возвращается в масляный бак по следующему пути: верхняя полость нижнего цилиндра, клапан 21 в левом положении. Плавающая втулка нижнего цилиндра поднимается, вызывая выдавливание.
Когда 3Y теряет мощность, на 4Y подается напряжение, и клапан 21 находится в правильном положении, заставляя поршень нижнего цилиндра опускаться и втягиваться.
8. Плавающий край давления
Гидравлическая система обычно состоит из следующих компонентов:
Источник энергии:
Этот компонент преобразует механическую энергию электродвигателя в энергию давления в жидкости, например, в различных типах гидравлических насосов.
Приводы:
Сюда входят различные гидравлические цилиндры и двигатели, которые преобразуют энергию давления жидкости в механическую энергию для приведения в движение рабочих компонентов.
Компоненты управления и регулирования:
К ним относятся различные клапаны давления, клапаны расхода и распределители, которые регулируют и контролируют давление, расход и направление потока жидкости в гидравлической системе для удовлетворения требований рабочего компонента к силе (крутящему моменту), скорости (вращению) и направлению движения (циклу движения).
Вспомогательные компоненты:
Все остальные компоненты, не относящиеся к трем вышеперечисленным, называются вспомогательными, к ним относятся масляные баки, масляные трубы, соединения труб, масляные фильтры, аккумуляторы, манометры, нагреватели (охладители) и т. д.
Они играют важную роль в обеспечении надежности и стабильности гидравлической системы.
Кроме того, есть гидравлическое масло, которое является передаточной средой.
Гидравлические технологии значительно повысили эффективность работы, усовершенствовав и модернизировав традиционное оборудование.
В настоящее время гидравлические технологии интегрированы в процесс обновления машин и постепенно заменяют традиционные технологии в качестве основной части, что указывает на будущее развитие машиностроительной промышленности.
В каких отраслях используется гидравлическая система? Давайте посмотрим вместе.
1. Станкостроительная промышленность
В станкостроении гидравлические системы станков горячей обработки включают в себя машины для литья под давлением, машины для литья под давлением, гидравлические прессы, пуансоны и машины для быстрой ковки.
К станкам для холодной обработки относятся комбинированные станки, токарные станки и различные профильные станки.
2. Строительная техника
Гидравлическая трансмиссия (гидравлическая система) широко используется, например, в экскаваторах, шинных погрузчиках, автомобильных кранах, гусеничных бульдозерах, шинных кранах, самоходных самосвалах, бортовых машинах, виброкатках и т.д.
3. Автомобильная промышленность
Гидравлическая техника (гидравлическая система) используется для гидравлических внедорожников, гидравлических самосвалов, гидравлических аэродромных машин и пожарных автомобилей.
4. Сельскохозяйственная и лесозаготовительная техника
Гидравлические системы управляют сельскохозяйственными орудиями на харвестерах и тракторах. Гидравлические системы управляют различными движениями древесины в машинах для изготовления деревянных контейнеров. Горячие прессы для искусственных плит также управляются гидравлическими системами.
5. Химическое и текстильное оборудование
В химическом и текстильном машиностроении гидравлические системы используются в машинах для литья пластмасс под давлением, резиновых машинах, бумагоделательных машинах, машинах для разглаживания кожи, машинах для измельчения мыла, машинах для формования керамических отходов, прядильных машинах и прядильных машинах текстильного оборудования.
6. Энергетическая промышленность
Оборудование с гидравлическими системами, используемое в энергетической промышленности, включает в себя бурение платформы, подводные нефтедобывающие машины, буры, подъемники, угледобывающие машины, горные машины, гидравлические опоры для горной промышленности, энергетическое оборудование и т.д.
7. Металлургическая промышленность
В металлургической промышленности гидравлические системы используются в загрузочных устройствах доменных печей, системах управления сталеплавильными печами, башнях ковшей, системах пониженного давления прокатных станов, гибка роликов системы балансировки, системы контроля отклонения полосы и т.д.
8. Судостроительная промышленность
Гидравлическая технология (гидравлическая система) широко используется в судостроении, например, в таких судах, как всегидравлические земснаряды, спасательные суда, суда для забивания свай, маршруты нефтедобычи, водные крылья, суда на воздушной подушке, вспомогательное судовое оборудование и т.д.
9. Технология обработки деталей малых и средних машин
Например, различные металлические детали малого и среднего размера, предназначенные для производства металлических деталей.
Гидравлические прессы обычно используются для обработки давлением деталей металлического оборудования, включая экструзию, штамповку, холодную и горячая штамповка, и свободная ковка металлических профилей.
10. Неметаллический материал технология прессования
Этот процесс относится к производству специфических продуктов, таких как технология обработки резиновых изделий, технология SMC-формовки и термоформовки деталей интерьера автомобилей.
Преимущества гидравлических прессов в этих устройствах также весьма очевидны.
Потеря давления
Из-за вязкости жидкости и неизбежных сил трения в трубопроводе определенное количество энергии неизбежно теряется при движении жидкости. Эта потеря энергии в основном проявляется в виде потери давления. Существует два типа потери давления: вдоль трассы и локальная.
Потеря давления на пути - это потеря давления из-за трения, когда жидкость течет по прямой трубе постоянного диаметра на определенное расстояние.
Местная потеря давления вызвана резким изменением формы поперечного сечения трубопровода, изменением направления потока жидкости или другими формами сопротивления жидкости.
Общая потеря давления равна сумме потерь давления на пути и местных потерь давления. Поскольку потери давления неизбежны, номинальное давление насоса должно быть немного выше, чем максимальное рабочее давление, требуемое системой.
Как правило, максимальное рабочее давление, необходимое для системы, умножается на коэффициент 1,3-1,5, чтобы определить номинальное давление.
Потеря потока
В гидравлической системе между каждым сжатым компонентом есть относительные движущиеся поверхности, например, внутренняя поверхность гидроцилиндра и внешняя поверхность поршня. Поскольку движение должно быть относительным, между ними существует определенный зазор.
Если с одной стороны зазора находится масло высокого давления, а с другой - низкого, то масло высокого давления будет поступать через зазор в область низкого давления, вызывая утечку.
В то же время из-за некачественного уплотнения гидравлических компонентов часть масла будет вытекать наружу. Фактическая скорость потока уменьшается из-за этой утечки, что мы называем потерей потока.
Потеря потока влияет на скорость движения, а утечки трудно полностью избежать, поэтому номинальный расход насоса в гидравлической системе должен быть немного выше, чем максимальный требуемый расход при работе системы.
Обычно максимальный требуемый расход системы можно умножить на коэффициент 1,1-1,3, чтобы определить номинальный расход.
Гидравлический удар
Причина: Когда жидкость течет в гидравлической системе, переключение исполнительных элементов и закрытие клапанов может вызвать мгновенный пик давления из-за инерции и недостаточно чувствительной реакции некоторых гидравлических компонентов, который называется гидравлическим ударом. Его пиковое значение может в несколько раз превышать рабочее давление.
Вред: Это может вызвать вибрацию и шум; заставить компоненты давления, такие как реле и клапаны последовательности, производить неправильные действия и даже повредить некоторые компоненты, уплотнительные устройства и трубопроводы.
Меры: Выясните причину толчка и избегайте резкого изменения скорости потока. Задержите время изменения скорости, оцените пиковое значение давления и примите соответствующие меры.
Например, сочетание клапанов переключения потока и электромагнитных клапанов переключения позволяет эффективно предотвратить гидравлический удар.
Кавитация
Феномен: Если воздух проникает в гидравлическую систему, то пузырьки в жидкости быстро лопаются под высоким давлением, попадая в зону высокого давления, вызывая локальный гидравлический удар и создавая шум и вибрацию.
Кроме того, поскольку пузырьки нарушают непрерывность потока жидкости, способность масла течь по трубопроводу снижается, что приводит к колебаниям расхода и давления, а также влияет на срок службы гидравлических компонентов.
Причина: Гидравлическое масло содержит определенное количество воздуха, который может быть растворен в масле или перемешан в виде пузырьков.
Когда давление ниже давления отделения воздуха, воздух, растворенный в масле, отделяется и образует пузырьки.
Когда давление падает ниже давления насыщенных паров масла, оно закипает и образует большое количество пузырьков. Эти пузырьки, перемешиваясь в масле, образуют прерывистое состояние, которое называется кавитацией.
Расположение: Воздушные карманы легко образуются на всасывающем отверстии и трубе всасывания масла при давлении ниже атмосферного.
Когда масло проходит через небольшие зазоры, такие как дроссельные отверстия, давление падает из-за увеличения скорости, что также может привести к образованию воздушных карманов.
Вред: Пузырьки перемещаются вместе с маслом в зону высокого давления и быстро лопаются под высоким давлением, вызывая резкое уменьшение объема.
Окружающее масло под высоким давлением поступает внутрь и дополняет его, вызывая локальный мгновенный удар, быстрое повышение давления и температуры, а также сильный шум и вибрацию.
Меры: Конструктивные параметры гидравлического насоса и трубопровода всасывания масла должны быть правильно спроектированы, чтобы избежать узких и резко изогнутых масляных проходов и предотвратить образование зон низкого давления.
Разумный выбор механических материалов, повышение механической прочности, улучшение качества поверхности и повышение коррозионной стойкости.
Кавитация Эрозия
Причина: Кавитация часто сопровождается кавитационной эрозией, а кислород в пузырьках, образующихся в воздушных карманах, может разъедать поверхность металлических деталей.
Мы называем эту коррозию, вызванную кавитацией, кавитационной эрозией.
Место применения: Кавитационная эрозия может возникать в нефтяных насосах, трубопроводах и других устройствах с дроссельными устройствами, особенно в устройствах нефтяных насосов, где это явление встречается наиболее часто.
Кавитационная эрозия является одной из причин различных неисправностей в гидравлических системах, особенно в высокоскоростном и высоконапорном гидравлическом оборудовании, где ей следует уделять особое внимание.
Вред и меры те же, что и для кавитации.
1. Возникновение тенденции импортозамещения высокотехнологичной гидравлической продукции
Несмотря на быстрое развитие гидравлической промышленности Китая, большинство предприятий по производству гидравлических компонентов были небольшими по масштабу и имели ограниченный инновационный потенциал.
Гидравлическая продукция в основном сосредоточена на рынке среднего и низкого ценового сегмента, и существует значительный избыток мощностей по производству обычных гидравлических компонентов, что приводит к жесткой конкуренции в сегменте продукции низкого ценового и низкого уровня.
Из-за отставания в развитии высокотехнологичных гидравлических компонентов по сравнению с другими отраслями промышленности, отечественные производители мейнфреймов долгое время полагались на импорт высокотехнологичных гидравлических компонентов.
В последние годы, с развитием отрасли и технологическими инновациями предприятий, отечественные производители гидравлических компонентов постепенно совершают прорывы в технологиях и процессах, что приводит к улучшению характеристик продукции.
Некоторые высококачественные предприятия в гидравлической промышленности постепенно преодолели зависимость отечественных производителей мейнфреймов от международных брендов благодаря высокому соотношению цены и качества и региональным преимуществам, постоянно расширяя свою долю на рынке.
С началом пандемии COVID-19 в 2020 году международная торговля была в некоторой степени затруднена, и отечественные производители центральных компьютеров активно искали отечественные предприятия для сотрудничества, способствуя процессу импортозамещения и открывая новые возможности для отечественных производителей гидравлических компонентов.
2. Интеграция гидравлических технологий с высокотехнологичными достижениями"
В последние годы интеграция гидравлических технологий с новыми технологиями, такими как компьютерные информационные технологии, технологии микроэлектроники и технологии автоматического управления, способствовала повышению уровня развития гидравлических систем и компонентов.
В краткосрочной перспективе вероятность прорывных изменений в гидравлических технологиях невелика, однако гидравлические технологии будут продолжать совершенствоваться, в частности, с точки зрения миниатюризации, облегчения и модуляризации гидравлических компонентов; экологизации производственных процессов; интеграции и объединения гидравлических систем.
1) Миниатюризация, облегчение и модульность продукции
Миниатюризация, облегчение и модульность - неизбежные тенденции во всей гидравлической промышленности.
Миниатюризация может быть достигнута за счет изменения компоновки и структуры компонентов, а это помогает повысить скорость реакции гидравлических систем.
Облегчение гидравлических компонентов может быть достигнуто за счет выбор материала и технологические обновления, снижая энергопотребление оборудования, продлевая срок службы и повышая эффективность производства.
Модулирование гидравлических изделий означает объединение нескольких функций, которые ранее выполнялись несколькими отдельными компонентами, в один модуль.
Модулирование позволяет повысить эффективность сборки и эффективность уплотнения гидравлических изделий.
2) Зеленый производственный процесс
Процесс производства гидравлических компонентов и деталей всегда сталкивался с такими важными проблемами, как загрязнение технологического процесса, вибрация и шум продукта, потеря материала и утечка среды.
В будущем технология "зеленого" производства должна применяться на всех этапах жизненного цикла продукта: проектирование, процесс, производство, использование и переработка.
Вибрация и шум гидравлических изделий и систем могут быть снижены за счет оптимизации конструкций и использования принципов активного управления.
Вредные производственные процессы должны быть прекращены и заменены на экологически безопасные процессы и оборудование, чтобы повысить эффективность использования ресурсов и энергии в процессе производства.
Развитие новые материалы Снижающие трение и уменьшающие износ гидравлических компонентов, могут повысить эффективность использования материалов.
Разработка новой технологии соединения гидравлических трубопроводов, исследование новых уплотнительных материалов, оптимизация уплотнительных конструкций и прецизионных процессов обработки позволяют улучшить герметичность изделий и снизить утечку среды и загрязнение окружающей среды.
Разработка процессов переработки и повторного использования текучей среды, а также специализированных процессов разборки, переработки и восстановления гидравлических компонентов может повысить пригодность продукции к повторному использованию.
3) Интеграция и интеграция гидравлических систем
Интеграция и объединение гидравлических систем позволяет реализовать гибкость и интеллектуальность гидравлических систем, в полной мере используя такие преимущества гидравлических систем, как высокая передаваемая мощность, низкая инерционность и быстрый отклик.
С развитием новых энергетических технологий и интеллектуального оборудования необходимо эффективно сочетать технологию гидравлической передачи и электронную технологию управления, а также изменить традиционную форму управления, чтобы повысить эффективность реагирования системы.
Отрасль должна преодолеть традиционные ограничения, способствовать развитию интеллектуальных и интегрированных систем и удовлетворить будущий спрос на гидравлическую продукцию на китайском рынке. Интеграция и объединение гидравлических систем - это будущее направление развития гидравлической промышленности.
В этой статье рассказывается об определении, принципе работы, основных компонентах, областях применения, устранении неисправностей и будущем развитии гидравлических систем.
Считается, что, прочитав эту статью, вы получили много знаний. Ваши ценные отзывы также приветствуются в разделе комментариев.