Объёмные гидравлические приводы

Гидравлические приводы по типу используемых в них гидромашин делятся на объемные гидроприводы и гидродинамические передачи.

Объемным называется гидропривод с использованием объемной гидромашины для передачи давления при очень малой сжимаемости рабочих капельных жидкостей, в основе работы которых лежит закон Паскаля.

Источником энергии в объемном гидроприводе выступает жидкость под давлением.

Схема работы простейшего гидравлического привода приведена на рис. 1.

Состав гидропривода:

малый 1 и большой 2 цилиндры, заполненные рабочей жидкостью и соединенные друг с другом трубопроводом.

Поршень малого цилиндра (площадь которого S1) под действием силы F1 передвигается вниз с вытеснением жидкости в большой цилиндр со скоростью V1.

При этом в объеме жидкости возникает давление P = F1/S1, передаваемое по закону Паскаля (давление поверхностных сил передается всем точкам рабочей жидкости по всем направлениям одинаково) в большой цилиндр и на его поршне (площадью S2) создает силу, преодолевающую внешнюю силу F2 = P*S2.

Принимая в расчет несжимаемость жидкости, имеем: количество жидкости, вытесняемое поршнем малого цилиндра (расход Q = V1*S1), по трубопроводу поступает в цилиндр 2, поршень которого передвигается со скоростью V2=Q/S2, направленной противоположно действию внешней силы F2 вверх.

Без учета потерь энергии в элементах гидравлического привода утверждаем следующее. Механическая мощность N1=F1*V1, затрачиваемая на движение поршня цилиндра 1, воздействует на жидкость и передается ею по трубопроводу, совершая в цилиндре 2 полезную работу за единицу времени против внешней силы F2 со скоростью V2 (реализуется мощность N2 = F2*V2).

Упрощенно процесс выразить следующим уравнением: N1=F1*V1=P*S1*V1=P*Q=P*S2*V2=F2*V2=N2

То есть, цилиндр 1 в данной ситуации работает в режиме насоса, преобразуя механическую энергию привода в энергию потока жидкости, в то время как цилиндр 2 совершает противоположное действие, преобразуя энергию потока рабочей жидкости в механическую работу, работает в режиме гидродвигателя.

Из этого следует, что реальный объемный гидравлический привод включает элементы или их группы (их число в составе гидропривода не ограничено):

• энергопреобразователи (гидромашины, гидропреобразователи, гидроаккумуляторы) — устройства для преобразования механической энергии в гидроприводе;
• гидросеть (гидролинии, рабочая жидкость, соединительная арматура и т.д.)— комплекс устройств для гидравлической связи элементов гидропривода;
• кондиционеры рабочей среды (теплообменники, фильтры и т.п.) — устройства, поддерживающе заданные качественные параметры (чистоты, температуры и др.) состояния рабочей жидкости;
• гидроаппараты (гидроклапаны, гидродроссели, гидрораспределители) — аппараты для изменения/поддержания заданных значений показателей потоков (расхода, давления и пр.).

Вид источника энергии рабочей жидкости делит объемные гидроприводы на:

• Насосный гидропривод. Объемный насос, являющийся источником энергии жидкости, входит в состав гидропривода. Насосные гидроприводы по характеру циркуляции рабочей жидкости выпускают с разомкнутой и с замкнутой циркуляцией жидкости
• Аккумуляторный гидропривод. Предварительно заряженный гидроаккумулятор является источником энергии жидкости. Аккумуляторные гидроприводы предназначены для гидросистем с кратковременным рабочим циклом или с ограниченным числом циклов.
• Магистральный гидропривод — гидропривод с поступлением в гидросистему рабочей жидкости из централизованной гидравлической магистрали с заданным располагаемым напором.

Вид движения выходного звена делит объемные гидроприводы на

• гидроприводы поступательного движения;
• гидроприводы  вращательного движения;
• гидроприводы поворотного движения.

Регулируемым считается гидропривод, в котором возможно изменять скорость выходного звена по величине и направлению, а если только по направлению, такой гидропривод считается не регулируемым.