Гідравлічна система: розрахунок, схема, пристрій. Типи гідравлічних систем. Ремонт. Гідравлічні та пневматичні системи

Гідравлічна система являє собою пристрій, призначений для перетворення невеликого зусилля в значну з використанням для передачі енергії якої-небудь рідини. Різновидів вузлів, що функціонують за цим принципом, існує безліч. Популярність систем цього типу пояснюється насамперед високою ефективністю їх роботи, надійністю і відносною простотою конструкції.

Сфера використання

Широке застосування системи цього типу знайшли:

В промисловості. Дуже часто гідравліка є елементом конструкції металорізальних верстатів, обладнання, призначеного для транспортування продукції, її завантаження/розвантаження і т. д.

В авіакосмічній галузі. Подібні системи використовуються в різного роду засобах управління і шасі.

В сільському господарстві. Саме через гідравліку зазвичай відбувається управління навісним обладнанням тракторів і бульдозерів.

В сфері вантажоперевезень. В автомобілях часто встановлюється гідравлічна гальмівна система.

У судновому обладнанні. Гідравліка в даному випадку використовується в рульовому управлінні, входить в конструктивну схему турбін.

Принцип дії

Працює будь-яка гідравлічна система за принципом звичайного рідинного важеля. Подається всередину такого вузла робоче середовище (в більшості випадків масло) створює однаковий тиск у всіх його точках. Це означає те, що, доклавши мале зусилля на маленькій площі, можна витримати значне навантаження на великий.


Далі розглянемо принцип дії такого пристрою на прикладі такого сайту, як гідравлічна гальмівна система автомобіля. Конструкція останньої досить-таки проста. Схема її включає в себе кілька циліндрів (головний гальмівний, заповнений рідиною, та допоміжні). Всі ці елементи з'єднані один з одним трубками. При натисканні водієм на педаль поршень в головному циліндрі приходить в рух. У результаті рідина починає переміщатися по трубках і потрапляє в розташовані поряд з колесами допоміжні циліндри. Після цього і спрацьовує гальмування.

Пристрій промислових систем

Гідравлічний гальмо автомобіля — конструкція, як бачите, досить-таки проста. В промислових машинах і механізмах використовуються рідинні пристрою складніше. Конструкція у них може бути різною (залежно від сфери застосування). Однак принципова схема гідравлічної системи промислового зразка завжди однакова. Зазвичай в неї включаються такі елементи:

Резервуар для рідини з горловиною і вентилятором.

Фільтр грубої очистки. Цей елемент призначений для видалення з поступає в систему рідини різного роду механічних домішок.

Насос.

Система управління.

Робочий циліндр.

Два фільтра тонкого очищення (на подаючої і зворотної лінії).

Розподільний клапан. Цей елемент конструкції призначений для напрямку рідини до циліндра або назад в бак.

Зворотний і запобіжний клапани.

Робота гідравлічної системи промислового обладнання також ґрунтується на принципі рідинного важеля. Під дією сили тяжіння масло в такій системі потрапляє в насос. Далі він прямує до розподільного клапану, а потім - до поршня циліндра, створюючи тиск. Насос в таких системах призначений не для всмоктування рідини, а лише для переміщення її обсягу. Тобто тиск створюється не в результаті його роботи, а під навантаженням від поршня. Нижче представлена принципова схема гідравлічної системи.

Переваги і недоліки гідравлічних систем

До достоїнств вузлів, що працюють за цим принципом, можна віднести:

Можливість переміщення вантажів великих габаритів і ваги з максимальною точністю.

Практично необмежений діапазон швидкостей.

Плавність роботи.

Надійність і довгий термін служби. Всі вузли такого обладнання можна легко захистити від перевантажень шляхом встановлення простих клапанів скидання тиску.

Економічність в роботі і невеликі розміри.

Крім переваг, є у промислових гідравлічних систем, звичайно ж, і певні недоліки. До таких відносять:

Підвищений ризик займання при роботі. Більшість рідин, що використовуються в гідравлічних системах, є горючими.

Чутливість до обладнання забруднень.

Можливість протікання масла, а отже, і необхідність їх усунення.

Розрахунок гідравлічної системи

При проектуванні подібних пристроїв приймається до уваги безліч різних чинників. До таких можна віднести, наприклад, кінематичний коефіцієнт в'язкості рідини, її щільність, довжину трубопроводів, діаметри штоків і т. д. Основними цілями виконання розрахунків такого пристрою, як гідравлічна система, найчастіше є визначення:

Характеристик насоса.

Величини ходу штоків.

Робочого тиску.

Гідравлічних характеристик магістралей, інших елементів і всієї системи в цілому.

Проводиться розрахунок гідравлічної системи з використанням різного роду арифметичних формул. Наприклад, втрати тиску в трубопроводах визначаються так:

Розрахункову довжину магістралей ділять на їх діаметр.

Твір щільності використовуваної рідини і квадрата середньої швидкості потоку ділять на два.

Перемножують отримані величини.

Результат множать на коефіцієнт колійних втрат.

Сама формула при цьому виглядає так:

?p i = ? х l i(p) : d х pV 2 : 2.

Загалом, у даному випадку розрахунок втрат в магістралях виконується приблизно за тим же принципом, що і в таких простих конструкціях, як гідравлічні системи опалення. Для визначення характеристик насоса, величини ходу поршня і т. д. використовуються інші формули.

Типи гідравлічних систем

Поділяються всі такі пристрої на дві основні групи: відкритого та закритого типу. Розглянута нами вище принципова схема гідравлічної системи відноситься до першої різновиди. Відкриту конструкцію мають зазвичай пристрої малої і середньої потужності. У більш складних системах закритого типу замість циліндра використовується гідродвигун. Рідина надходить у нього з насоса, а потім знову повертається в магістраль.

Як виконується ремонт

Оскільки гідравлічна система в машинах і механізмах відіграє значиму роль, її обслуговування часто довіряють висококваліфікованим фахівцям, які займаються саме цим видом діяльності компаній. Такі фірми зазвичай надають весь комплекс послуг, пов'язаних з ремонтом спецтехніки та гідравліки. Зрозуміло, в арсеналі цих компаній є все необхідне для виробництва подібних робіт обладнання. Ремонт гідравлічних систем зазвичай виконується на місці. Перед його проведенням при цьому в більшості випадків повинні бути зроблені різного роду діагностичні заходи. Для цього компанії, що займаються обслуговуванням гідравліки, використовують спеціальні установки. Необхідні для усунення проблем комплектуючі працівники таких фірм також зазвичай привозять з собою.

Пневматичні системи

Крім гідравлічних, для приведення в рух вузлів різного роду механізмів можуть використовуватися пневматичні пристрої. Працюють вони приблизно за тим же принципом. Проте в даному випадку перетворюється в механічну енергія стисненого повітря, а не води. І гідравлічні і пневматичні системи досить-таки ефективно справляються зі своїм завданням. Плюсом пристроїв другий різновиду вважається, насамперед, відсутність необхідності в поверненні робочого тіла назад до компресора. Перевагою ж гідравлічних систем порівняно з пневматичними є те, що середовище в них не перегрівається і видаляється, не переохолоджується, а отже, не треба включати в схему ніяких додаткових вузлів і деталей.