Как работает гидравлика

Гидравлическая система использует жидкость для передачи энергии и преобразует первоначальное усилие, многократно увеличивая его мощность. Благодаря своей практичности, подобная система нашла широкое применение в разных отраслях. Поэтому нужно знать, как работает гидравлика, где применяется и какое устройство имеет.

Где применяется?

• Промышленные предприятия. Рабочие узлы станков, погрузочного оборудования, транспорта.
• Авиация и космонавтика. Элементы шасси и различных систем.
• Сельское хозяйство. Оборудование для комплектации тяжелой техники – тракторов, бульдозеров, комбайнов, экскаваторов, лесозаготовительных машин.
• Автомобили. Служит элементом тормозной системы.
• Судостроение. Компоненты рулевой системы, турбин.

Принцип работы гидравлики

Устройства подобного плана используют принцип рычага для передачи многократно увеличенного усилия. В качестве рабочей среды чаще всего выступает масло или другая жидкость.

Гидрожидкость образует одинаковые показатели давления на всех областях. Если создать небольшое усилие на маленькой площади, на большой площади гидросистема выдерживает повышенную нагрузку.

Основные компоненты типовой гидросистемы

В гидравлической системе могут использоваться следующие элементы:

• Гидронасос. Выполняет преобразование механической энергии в гидравлическую для создания необходимого давления в гидравлике. За счет этого происходит управление скоростью выполнения задач и контроль прилагаемого усилия;
• Гидромотор. Работает по обратному принципу – гидроэнергия трансформируется в механическую. В результате создается вращательное движение, которое сообщается другим механизмам;
• Гидроцилиндр. Оборудование, состоящее из цилиндрической трубы (корпуса) и поршня. Отвечает за линейное движение, необходимо для перемещения рабочих органов;
• Клапаны. С их помощью контролируется поток рабочей среды и поддерживается оптимальное давление в системе, а также меняется направление движения исполнительных механизмов;
• Гидробак. В этом резервуаре хранится гидравлическая жидкость, с помощью которой компенсируется изменение объема РЖ в гидросистеме. Емкость также охлаждает жидкость и отделяет ее от воздуха;
• Аккумулятор. Осуществляет аккумулирование (хранение) гидроэнергии. Данная энергия передается в систему в нужный момент для поддержания исправной работы и подавления пульсаций;
• Фильтры. Обеспечивают чистку рабочей среды от примесей, что необходимо для защиты компонентов гидросистемы от повреждений и преждевременного износа;
• Трубопроводы. Необходимы для транспортировки рабочей жидкости от одного узла гидравлики к другому. К шлангам предъявляются высокие требования к прочности и герметичности.

А теперь рассмотрим, как работает гидравлическая система в различных условиях.

Устройство гидравлики в автомобиле

Гидравлическая система состоит из несколько цилиндров с маслом. Один из них главный и содержит гидрожидкость, остальные — вспомогательные. Рабочая среда попадает во все узлы системы по патрубкам.

При активации, если надавить на педаль тормоза, поршень в главном цилиндре приходит в движение. Возникает давление, и рабочая среда перемещается из главного цилиндра в находящиеся возле колес вспомогательные. Машина тормозит.

Как устроены промышленные системы?

Сила тяжести заставляет рабочую среду перемещаться из резервуара в насос, который далее гонит ее по рабочему контуру. Жидкость попадает на распределительный клапан, а затем, когда достигает поршня цилиндра, приводит его в движение и создает давление.

Минусы и плюсы гидравлических систем

Как и любая другая система, гидравлика не лишена недостатков, но все же имеет немало достоинств:

• Выполняет транспортировку тяжелых и крупногабаритных грузов;
• Надежность и долговечность при регулярном техобслуживании;
• Автоматическое смазывание при помощи масла;
• Широкий скоростной диапазон;
• Плавная и высокоточная работа;
• Защита от перегрузок за счет снижения давления при помощи клапанных механизмов;
• Возможность организации как ручного, так и автоматического управления;
• Небольшие размеры и высокая экономическая выгода от работы.

Среди явных минусов применения гидравлики можно назвать:

• Пожароопасность. Рабочие среды, используемые в контурах, являются воспламеняемыми.
• Чувствительность к примесям в рабочей среде. Они оседают на внутренних стенках привода, вызывают коррозию, снижают КПД, приводят к износу.
• Нарушения герметичности. Протечки масла необходимо устранять своевременно.

Расчет гидравлической системы

Создавая систему гидравлического рычага, нужно учитывать такие факторы, как суммарная длина системы труб, вязкость рабочей среды (кинематический коэффициент), диаметры штоков и многие другие моменты. Делая предварительный расчет, можно понять какие должны быть характеристики:

• Насосного оборудования;
• Штоков (величина их хода);
• Давления в жидкости;
• Магистралей и т.д.

Данные показатели рассчитываются с применением целого ряда арифметических вычислений.

Классификация гидравлических систем

Открытые — маломощные. Закрытые передают огромное усилие. Нередко в конструкции вместо цилиндра устанавливается гидропривод. Рабочая среда нагнетается в него насосом, а затем закачивается в систему труб.

Виды гидравлической техники

По строению и типу функционирования выделяют две большие группы с подгруппами.

1. Насосы:
   1. Объемные. На входе из вводной трубы в рабочий контур стоит клапан. При открытии рабочая среда подается внутрь, задвижка клапана закрывается, внутри нагнетается давление, затем задействуется выводящая задвижка, и рабочая среда подается в магистраль. Затем открывается вводной клапан, и все повторяется заново.
   2. Динамические. В системе установлен вентилятор или другие элементы для создания потока. Они нагнетают жидкость в нужном направлении.
2. Гидравлические двигатели:
   1. Активные. Жидкость делится на несколько частей, передается по каналам на определенные части турбинных лопастей. Это происходит за счет удаления в лопасти на высокой скорости.
   2. Реактивные. Давление нагнетается в корпус, где крутится колесо, вырабатывающее энергию. Рабочей средой выступает вода.

Подвидами любого варианта гидравлических двигателей являются объемные и динамические модели, т.к. в их работу также заложен принцип насоса.

Работа гидравлики в разных вариантах спецтехники

Чтобы было понятней, рассмотрим принцип работы гидравлической системы в различных видах техники.

Тракторы

В системе установлен насос. При нагнетании создается движение жидкости, которая перемещается от резервуара к цилиндру, а затем к гидромотору. Этим приводится в действие и контролируется любое навесное оборудование.

Экскаваторы

Данная гидросистема работает так же, как описано выше. Ведь ею тоже контролируется навесное оборудование. Нагнетаемое давление перемещает поршень, за счет чего можно управлять ковшом как вручную, так и автоматичеки.

Погрузчики

Принцип работы все тот же. Управляя рукоятью, можно перемещать рабочую среду к гидроцилиндру или обратно в резервуар, чтобы управлять грузоподъемной платформой.