Гидродвигатели

Гидравлические и пневматические системы ТТМиО

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

Краснодар 2014г.

Развитие гидроприводов:

Анализ большого объёма информации свидетельствует об интенсивном развитии гидроприводов, главным образом «интеллектуальных», и расширении сферы их использования.

Наряду с автоматизацией производства и применением в мобильной технике ещё одним важным сегментом рынка гидравлики является уникальные проекты.

Насосы

По данным фирмы Bosch Rexroth современное кузнечно-прессовое оборудование в результате многолетнего развития практически полностью стало гидроприводным, причём даже в машинах с механическим приводом (например, эксцентриковых) гидроприводы широко применяются для вспомогательных функций.

Рис. 1. Насос с пропорциональным электроуправлением фирмы Atos

В условиях значительных усилий и скоростей, требований высокой точности и хорошей динамики, наличия больших пиковых нагрузок и температур наибольшее применение находят регулируемые аксиально-поршневые насосы с наклонным диском мод. A10VSO (номинальное давление рном = 28 МПа, пиковое рпик = 35 МПа, рабочий объём Vо = 10...140 см3).

Рис. 2. Пневмоприводной насос типа LP фирмы Hawe

Эти гидромашины отличаются использованием гидростатической разгрузки основных трущихся пар, низким уровнем шума, высоким КПД, наличием сквозного вала и различных исполнений по управлению.

Применение насосов с пропорциональным электроуправлением (рис. 1) в мобильных машинах обеспечивает энергосбережение и защиту двигателя от перегрузки.

При остановке технологической операции (бурение, копание и т.п.) центральный контроллер выдаёт команду на снижение частоты вращения коленвала nк до частоты холостого хода и одновременно установку нулевой подачи насоса; возможно также автоматическое изменение nк в соответствии с требуемой подачей насоса для выполнения того или иного технологического цикла.

По известным значениям частоты вращения, давления и положения качающих узлов насосов контроллер может рассчитывать потребляемую мощность и в случае перегрузки автоматически снижать Vо.

На Ганноверской выставке «MDA 2011» отмечалась тенденция к миниатюризации гидромашин.

Демонстрировались аксиально-поршневые мини-насосы и моторы с Vо = 0, 4...6, 3 см3, рном = 25 МПа, а также сменные рабочие комплекты и детали.

Сообщается, что компания Messer-bugatti разработала поршневой мини-насос объёмом не более 0, 5 дм3 для авиации.

Насос имеет КПД 0, 85 и приводится напрямую от электродвигателя с частотой вращения n = 20 тыс. мин-1, причём одновременный контроль подачи и давления позволяет отказаться от использования сервоклапанов в исполнительных механизмах, а установка насоса рядом с этими механизмами - исключить централизованную гидросистему и резко сократить трассировку гидролиний.

Опережающее развитие получают малошумные шестерённые насосы внутреннего зацепления, насосы наружного косозубого зацепления, радиально-поршневые насосы, в том числе регулируемые.¹

Снижение шума в аксиально-поршневых машинах обеспечивается за счёт совершенствования процессов распределения (например, введения компенсационной камеры в насосах PV фирмы Parker), изменения геометрии корпуса, широкого использования гидростатической разгрузки, виброизоляции насосного агрегата.

Для взрывоопасных производств, лабораторных прессов, зажимных и смазочных устройств фирмой Hawe разработана гамма пневмоприводных насосов типа LP (рис. 2) с выходным давлением 16...150 МПа и подачей 0, 9...12 л/мин; они могут поставляться в комплекте с баками и распределителями.

Новые мультипликаторы miniBOOSTER позволяют многократно увеличивать давление в гидросистеме (до 200...500 МПа) и создавать исключительно компактные зажимные механизмы без применения сравнительно малонадёжных и дорогих насосов высокого давления.

Рис. 3. Цилиндр, укомплектованный малогабаритной гидростанцией

Гидродвигатели

Развитие гидроцилиндров идёт в направлении их доукомплектования различными компонентами, совершенствования технологии изготовления, поставки окончательно обработанных узлов и деталей.

На выставке «MDA 2011» в Ганновере были представлены цилиндры с гидрогазовыми аккумуляторами, встроенными в шток, а также датчиками положения поршня, регуляторами расхода, электроуправляемыми распределителями и даже малогабаритными гидростанциями (рис. 3).

Развитая гамма гидроцилиндров фирмы Hä nchen имеет исполнения с гидростатическими опорами штока, контролем хода с помощью встроенных позиционных датчиков или бесконтактных выключателей, гидромеханическими тормозами; поставляются также усилители давления (до 400 МПа), гасители ударов и полностью комплектные гидравлические оси с сервоцилиндрами.

Фирма Bosch Rexroth наряду с ранее выпускавшейся встроенной системой CIMS измерения хода освоила новую версию - CIAMS с абсолютным позиционным датчиком (сотые доли мм).

Рис. 4. Позиционный датчик CIAMS фирмы Bosch Rexroth

При работе системы (рис. 4) специальный поверхностный сканер с сенсорами и магнитом взаимодействует с рисками, нанесёнными на штоке под слоем керамического покрытия, микропроцессорный модуль обрабатывает информацию и передаёт её по шине CАNopen.

Фирма Hunger Hydraulik является одним из лидеров мирового производства гидроцилиндров.

При их изготовлении наряду с твёрдым хромированием, никелированием или полимерным покрытием штоков применяется система термического распыления Ceraplate, позволяющая контролировать ход на базе датчика, работающего по принципу эффекта Холла (разрешение 1 мм); покрытие Ultraplate, основанное на методе сварки дуговой плазмой, обеспечивает возможность работы в среде солёной морской воды.

Продолжает развиваться технология изготовления гидроцилиндров с использованием гильз и штоков с окончательно обработанными рабочими поверхностями, а также централизованно поставляемых комплектующих элементов (поршней, букс, проушин, опорно-уплотнительных колец и др.).

Имеются сообщения о создании принципиально новых тянущих приводных элементов - механических мышц, представляющих собой по-существу отрезок рукава высокого давления с заделками.

При подаче давления происходит увеличение поперечного сечения мускула и соответственно уменьшение его длины, т.е. создаётся тяговое усилие в осевом направлении.

Подобные устройства применяются, например, в запорно-регулирующей гидравлической или газовой арматуре.

Один из мировых лидеров производства радиально-поршневых гидромоторов - фирма SAI - сообщает о создании регулируемых гидромашин нового поколения TV, BVFK4 и TS8, в том числе со встроенными редукторами, тормозами и датчиками угла поворота.

По мнению фирмы радиально-поршневые гидромоторы становятся всё более серьёзной альтернативой героторным.

Гидромотор M5A фирмы Parker с пропорциональным управлением (мощность 20 кВт, рmax = 30 МПа, nmax = 4000 мин-1) предназначен для привода вентиляторов системы охлаждения. Он позволяет адаптировать мощность к реальным потребностям системы охлаждения, уменьшить расход топлива, снизить вредные выбросы и износ движущихся частей.

Возможен реверсивный режим для очистки радиаторов.

Рис. 5. Гидроаппараты ввертного монтажа