Структура и принцип работы гидравлических приводов

Объёмные гидроприводы можно разделить по конструкции, используемым компонентам и характеру движения их исполнительного элемента. Основные классификации следующие:

По типу движения гидродвигателя:

• Вращательные гидроприводы (рис. ZSK.47.1, а) используют гидромотор, у которого вал или корпус выполняет непрерывное вращение на 360° и более. Они предназначены для передачи крутящего момента и постоянного вращательного движения.
• Поступательные гидроприводы (рис. ZSK.47.1, б, в) основаны на гидроцилиндрах: поршни и штоки совершают возвратно-поступательные перемещения. Такие системы применяются для линейного перемещения рабочих органов станков, прессов и других машин.
• Поворотные гидроприводы (рис. ZSK.47.1, г) используют поворотные гидроцилиндры, где исполнительное звено отклоняется на угол меньше 360°. Этот тип удобен в робототехнике и для сервоприводов с ограниченным углом поворота.

По способу регулирования:

Регулируемые гидроприводы позволяют изменять скорость и подачу жидкости в процессе работы. Основные методы:

• Дроссельный способ (рис. ZSK.47.1, б, г) – изменение скорости за счёт регулирования сопротивления жидкости через дроссель;
• Объёмное регулирование (рис. ZSK.47.1, а) – изменение подачи жидкости или производительности насоса;
• Комбинированное регулирование – объединение дроссельного и объёмного методов;
• Регулирование через приводной двигатель – изменение частоты вращения двигателя меняет подачу насоса и скорость гидродвигателя.

Регулируемые гидроприводы могут быть:

• Стабилизированные – поддерживают постоянную скорость или усилие;
• Программные – работают по заранее заданной программе движения;
• Следящие – точно повторяют движение задающего устройства.

Нерегулируемые гидроприводы имеют фиксированную скорость работы, которая не изменяется в процессе эксплуатации.

По схеме циркуляции жидкости:

• Замкнутые контуры (рис. ZSK.47.1, а) возвращают жидкость непосредственно в насос. Преимущества: компактность, меньший вес, высокая частота вращения без кавитации. Недостатки: ограниченное охлаждение и необходимость полного слива при обслуживании.
• Разомкнутые контуры (рис. ZSK.47.1, б, в, г) соединены с гидробаком или атмосферой. Они обеспечивают лучшее охлаждение и очистку жидкости, но системы становятся более громоздкими и тяжёлыми, а максимальная частота насоса ограничена пропускной способностью линии всасывания.

По источнику подачи жидкости:

• Насосные гидроприводы получают жидкость напрямую от встроенного насоса, что даёт автономность и точное управление давлением и расходом;
• Аккумуляторные – используют гидроаккумуляторы, заряжаемые внешними источниками, позволяя кратковременную работу без насоса;
• Магистральные – подключены к централизованной магистрали, что упрощает обслуживание и позволяет централизованно регулировать поток.

По типу приводного двигателя гидроприводы могут использовать электродвигатели, двигатели внутреннего сгорания, турбины и другие источники энергии.

Принцип работы базируется на законе Паскаля: любое изменение давления в неподвижной жидкости мгновенно передаётся на все её точки. Жидкость от насоса подаётся в напорную магистраль, затем через распределитель поступает к гидродвигателю. От положения распределителя зависит направление движения: рабочий или холостой ход. После гидродвигателя жидкость возвращается через распределитель в сливную линию и далее – либо в гидробак, либо во всасывающую линию насоса (для замкнутой схемы). В баке жидкость охлаждается, фильтруется и вновь подаётся в систему для надёжной работы привода.

Регулировка скорости выходного звена может выполняться:

• через дросселирование – при фиксированном насосе меняется расход жидкости через дроссель;
• через объёмную подачу – регулируется подача жидкости насосом или гидродвигателем.

Защита системы обеспечивается предохранительными клапанами, которые перенаправляют поток при превышении давления. Манометры позволяют контролировать давление на отдельных участках, а утечки компенсируются подпитывающим насосом, поддерживая стабильный уровень жидкости и давление в замкнутой системе.

Эффективная регулировка и защита гидропривода обеспечивают точность движения, стабильность работы и долговечность оборудования даже при высоких нагрузках.

Рис. ZSK.47.1 — базовые схемы гидроприводов:

• с объёмным регулированием;
• с дроссельным регулированием;
• без регулирования;
• с дроссельной регулировкой рабочего и холостого хода

Риc. ZSK.47.1. Варианты принципиальных схем гидроприводов: а - с объемным регулированием; б - с дроссельным регулированием; в - нерегулируемый; г - с дроссельным регулированием рабочего и холостого ходов