Модуль 0 – Теория гидравлики
Урок 0.1
— терминология
— что такое гидравлика
— как работает давление
— принцип действия гидравлической системы
— терминология
— что такое гидравлика
— как работает давление
— принцип действия гидравлической системы
Чтобы иметь общее представление о гидравлике, давайте разберемся с основными параметрами.
Давление и поток - два основных параметра каждой гидравлической системы. Они взаимосвязаны, но выполняют разную работу. Давление сжимает или прикладывает усилие. А поток двигает предметы.
Давление и поток - два основных параметра каждой гидравлической системы. Они взаимосвязаны, но выполняют разную работу. Давление сжимает или прикладывает усилие. А поток двигает предметы.
Пример: принцип работы гидравлического домкрата.
Вы видите на рисунке гидравлический домкрат. Когда вы прилагаете усилие к рычагу, ручной насос подаёт масло в цилиндр. Под давлением масла поршень поднимает груз. Гиддомкрат во многом напоминает гидравлический рычаг Паскаля. Здесь добавлен гидравлический бак. Обратный клапан установлен, чтобы держать масло в баке и цилиндрравлический е между ходом поршня.
На верхнем рисунке, давление удерживается, обратный клапан закрыт. Когда ручка насоса тянется вверх, впускной обратный клапан открывается и масло попадает из бака в камеру насоса.
Дальше ручка насоса двигается вниз. Давление масла закрывает впускной обратный клапан, но открывает выпускной обратный клапан. При этом, масло поступает в цилиндр и давит на поршень снизу вверх.
Нижний рисунок показывает открытый запорный клапан для соединения бака и цилиндра, позволяя маслу перетекать в бак, при этом поршень движется вниз.
На верхнем рисунке, давление удерживается, обратный клапан закрыт. Когда ручка насоса тянется вверх, впускной обратный клапан открывается и масло попадает из бака в камеру насоса.
Дальше ручка насоса двигается вниз. Давление масла закрывает впускной обратный клапан, но открывает выпускной обратный клапан. При этом, масло поступает в цилиндр и давит на поршень снизу вверх.
Нижний рисунок показывает открытый запорный клапан для соединения бака и цилиндра, позволяя маслу перетекать в бак, при этом поршень движется вниз.
Гидравлика как прикладная наука занимается изучением законов равновесия и движения жидкостей, а также применением этих законов в решении инженерных задач в теории и на практике.
Итак, что же такое давление?
Давайте подумаем, как и почему оно создаётся. Текучая среда (газ и жидкость) стремится к расширению или происходит сопротивление при их сжатии. Это и есть давление. Когда вы накачиваете шину, вы создаёте в шине давление. Вы закачиваете в шину воздух больше и больше. Когда шина полностью наполнена воздухом, происходит нажатие на стенки шины. Такое нажатие является видом давления. Воздух является видом газа и может быть сжат. Сжатый воздух давит на стенки шины с одинаковой силой в каждой точке. А жидкость находится под давлением. Основное отличие состоит в том, что газы могут сжиматься и храниться в баллонах.
Давление в сжатой жидкости
Если вы нажмёте на сжатую жидкость, возникнет давление. Так же как и в случае с шиной, давление одинаково в каждой точке бочки, содержащей жидкость. Если давление слишком велико, бочка может сломаться. Бочка сломается в слабом месте, а не там, где больше давление, потому что давление одинаково в каждой точке.
Сжатая жидкость удобна при передаче силы по трубам, на изгибе, вверх, вниз, потому что жидкости почти несжимаемы и передача энергии происходит немедленно.
Многие гидравлические системы используют масло. Это потому, что масло почти не сжимается. В тоже время, масло может использовать в качестве смазки.
Закон Паскаля: Давление, производимое внешними силами на поверхность жидкости или газа, передаётся по всем направлениям без изменения
Многие гидравлические системы используют масло. Это потому, что масло почти не сжимается. В тоже время, масло может использовать в качестве смазки.
Закон Паскаля: Давление, производимое внешними силами на поверхность жидкости или газа, передаётся по всем направлениям без изменения
Преобразование энергии гидравлического рычага
Важно помнить, что жидкость действует равной силой на равную площадь. При работе это очень сильно помогает.
Имеется два цилиндра одинакового размера. Когда мы нажимаем на один поршень с усилием 10 кг, другой поршень выдавливается с усилием 10 кг, потому что площадь каждого цилиндра одинаковая. Если площади разные, силы тоже разные.
Имеется два цилиндра одинакового размера. Когда мы нажимаем на один поршень с усилием 10 кг, другой поршень выдавливается с усилием 10 кг, потому что площадь каждого цилиндра одинаковая. Если площади разные, силы тоже разные.
Например, допустим, что большой поршень имеет площадь 50 см?, а маленький поршень имеет площадь 1 см?, при усилии в 10 кг на маленький поршень происходит воздействие 10 кг/см? на каждую часть большого клапана согласно закона Паскаля, поэтому большой поршень получает общую силу 500 кг. Мы используем давление для передачи энергии и выполнения работы.
Что такое поток?
При разнице давления в двух точках гидравлической системы, жидкость стремится к точке с наименьшим давлением. Такое движение жидкости называется потоком.
Несколько примеров потока: Вода в городском водопроводе создаёт давление. Когда мы поворачиваем кран, то за счёт разности давления из крана течёт вода.
Несколько примеров потока: Вода в городском водопроводе создаёт давление. Когда мы поворачиваем кран, то за счёт разности давления из крана течёт вода.
В гидравлической системе поток создаёт насос. Насос создаёт непрерывный поток
Гидравлические системы используются для передачи механической энергии с одного места в другое. Это происходит через использование энергии давления. Гидравлический насос приводится в действие механической энергией. Механическая энергия преобразуется в энергию давления и кинетическую энергию гидравлической жидкости и затем снова преобразуется в механическую энергию для выполнения работы.
Как это работает в гидравлическом экскаваторе.
В гидравлических экскаваторах, первичная механическая энергия двигателя приводит в действие гидравлический насос. Насос направляет поток масла в гидравлическую систему. При движении привода под действием давления масла происходит ещё раз преобразование в механическую энергию. Стрела экскаватора может подниматься или опускаться, производится движение ковша и т.д.
Гидравлика и работа
Три элемента работы
Когда имеется какая либо работа, то для её выполнения необходимы определённые условия. Нужно знать, какая понадобится сила. Вам надо решить, как быстро необходимо произвести работу и вы должны определить направление работы. Это три условия работы:
- сила
- скорость
- направление
Давайте рассмотрим принцип работы гидравлического цилиндра.
Гидравлический цилиндр – это объемный гидравлический двигатель возвратно-поступательного действия. Он необходим для подъема и перемещения грузов за счет подачи однонаправленной силы.
Гидроцилиндры широко применяют во всех отраслях техники. Например, в строительно-дорожных, землеройных, подъёмно-транспортных машинах, в авиации и космонавтике, в технологическом оборудовании — металлорежущих станках, кузнечно-прессовых машинах и т.п.
Гидравлический цилиндр – это объемный гидравлический двигатель возвратно-поступательного действия. Он необходим для подъема и перемещения грузов за счет подачи однонаправленной силы.
Гидроцилиндры широко применяют во всех отраслях техники. Например, в строительно-дорожных, землеройных, подъёмно-транспортных машинах, в авиации и космонавтике, в технологическом оборудовании — металлорежущих станках, кузнечно-прессовых машинах и т.п.
Из чего состоит гидроцилиндр:
Гидравлический цилиндр содержит некоторые из наиболее важных механических компонентов гидравлической системы. Несмотря на их впечатляющую роль в преобразовании кинетической энергии в механическую, основные гидроцилиндры являются относительно простыми устройствами. Основные компоненты гидроцилиндров:
Круглый, прямоугольный или овальный цилиндр в форме трубы составляет основной корпус цилиндра, в котором находятся и соединяются все компоненты.
На одном конце этого цилиндра находится крышка цилиндра, которая закрывает неподвижный конец цилиндра. Головка блока цилиндров закрывает другой конец, но имеет круглое уплотнение, через которое шток поршня может входить и выходить. (Цилиндры двустороннего действия имеют головку блока цилиндров на обоих концах и не имеют торцевой крышки.)
Круглый, прямоугольный или овальный цилиндр в форме трубы составляет основной корпус цилиндра, в котором находятся и соединяются все компоненты.
На одном конце этого цилиндра находится крышка цилиндра, которая закрывает неподвижный конец цилиндра. Головка блока цилиндров закрывает другой конец, но имеет круглое уплотнение, через которое шток поршня может входить и выходить. (Цилиндры двустороннего действия имеют головку блока цилиндров на обоих концах и не имеют торцевой крышки.)
Поверхность поршня представляет собой металлическую дискообразную деталь, которая точно соответствует поперечному сечению цилиндра, разделяя камеру на два меньших отсека. Поршень необходим для создания линейного движения за счет повышения давления гидравлической жидкости. В цилиндрах любого типа корпуса используются гидравлические поршни для подъема, поворота, наклона, сжатия, поворота, тяги и толкания тяжелых компонентов машин и любых прикрепленных грузов. Эта напряженная работа требует, чтобы они были изготовлены из прочных материалов.
К поршню прикреплен шток поршня. Шток частично размещен внутри ствола, но выходит за пределы корпуса через головку цилиндра и прикреплен к компонентам машины, которые должны перемещаться с помощью различных монтажных приспособлений.
Каждый отсек внутри цилиндра также имеет порт, через который вводится гидравлическая жидкость под высоким давлением и через которую жидкость без давления возвращается в резервуар.
Несколько уплотнений размещены вокруг головки поршня, клапанов потока и головки цилиндров, чтобы гарантировать, что жидкости не просачиваются в, из или из одного отсека в другой, вызывая потерю давления и снижение функциональности.
Как работает гидравлический цилиндр:
К поршню прикреплен шток поршня. Шток частично размещен внутри ствола, но выходит за пределы корпуса через головку цилиндра и прикреплен к компонентам машины, которые должны перемещаться с помощью различных монтажных приспособлений.
Каждый отсек внутри цилиндра также имеет порт, через который вводится гидравлическая жидкость под высоким давлением и через которую жидкость без давления возвращается в резервуар.
Несколько уплотнений размещены вокруг головки поршня, клапанов потока и головки цилиндров, чтобы гарантировать, что жидкости не просачиваются в, из или из одного отсека в другой, вызывая потерю давления и снижение функциональности.
Как работает гидравлический цилиндр:
Когда гидравлическая жидкость под давлением вводится в сосуд, он давит на поршень и входит в зацепление с прикрепленным к нему штоком.
Когда насос работает, поршень втянут. Это создает вакуум, который всасывает гидравлическую жидкость из резервуара через шланг и впускной клапан и, наконец, в цилиндр. Когда поршень возвращается в исходное положение и обратный клапан закрывается, жидкость находится под давлением.
Это перекачивающее действие повторяется с переменной скоростью до тех пор, пока в цилиндре не будет создано достаточное давление, чтобы заставить жидкость пройти через выпускной клапан. Это создает энергию, необходимую для работы навесного оборудования и перемещения предполагаемого груза.
Направление определяется тем, с какой стороны поршень встречается с жидкостью под давлением. Жидкость над поршнем втягивает шток, а жидкость под ним заставляет его расширяться. Введение различных количеств гидравлической жидкости под давлением с обоих концов управляет движением поршня, штока и прикрепленной нагрузки.
Герметичность рабочих камер обеспечивается манжетными уплотнениями, не позволяющими перетекать жидкости из поршневой полости в штоковую. В крышке гидроцилиндра также устанавливают манжету для уплотнения штока, и грязесъемник для предотвращения попадания частиц загрязнения в полость цилиндра.
В зависимости от конструкции различают несколько видов гидравлических цилиндров.
По числу положений штока
По характеру хода
По направлению действия рабочей жидкости
По возможности торможения
По виду рабочего звена
Гидравлические цилиндры двухстороннего действия имеют две разделенные герметичные рабочие полости, в которые по разным трубопроводам подводится жидкость. Гидроцилиндры двухстороннего действия могут передавать развиваемое усилие как в прямом, так и в обратном направлениях.
В гидравлических цилиндрах этого типа один поршень связан с двумя штоками.
Когда насос работает, поршень втянут. Это создает вакуум, который всасывает гидравлическую жидкость из резервуара через шланг и впускной клапан и, наконец, в цилиндр. Когда поршень возвращается в исходное положение и обратный клапан закрывается, жидкость находится под давлением.
Это перекачивающее действие повторяется с переменной скоростью до тех пор, пока в цилиндре не будет создано достаточное давление, чтобы заставить жидкость пройти через выпускной клапан. Это создает энергию, необходимую для работы навесного оборудования и перемещения предполагаемого груза.
Направление определяется тем, с какой стороны поршень встречается с жидкостью под давлением. Жидкость над поршнем втягивает шток, а жидкость под ним заставляет его расширяться. Введение различных количеств гидравлической жидкости под давлением с обоих концов управляет движением поршня, штока и прикрепленной нагрузки.
Герметичность рабочих камер обеспечивается манжетными уплотнениями, не позволяющими перетекать жидкости из поршневой полости в штоковую. В крышке гидроцилиндра также устанавливают манжету для уплотнения штока, и грязесъемник для предотвращения попадания частиц загрязнения в полость цилиндра.
В зависимости от конструкции различают несколько видов гидравлических цилиндров.
По числу положений штока
- Двухпозиционные
- Многопозиционные
По характеру хода
- Одноступенчатые
- Телескопические
По направлению действия рабочей жидкости
- Одностороннего действия
- Двухстороннего действия
По возможности торможения
- С торможением
- Без торможения
По виду рабочего звена
- Плунжерные
- Мембранные
- Сильфонные
- Поршневые
- С односторонним штоком
- С двухсторонним штоком
Гидравлические цилиндры двухстороннего действия имеют две разделенные герметичные рабочие полости, в которые по разным трубопроводам подводится жидкость. Гидроцилиндры двухстороннего действия могут передавать развиваемое усилие как в прямом, так и в обратном направлениях.
В гидравлических цилиндрах этого типа один поршень связан с двумя штоками.
