Napędy hydrauliczne

Autor mechanika-obrobka.pl


Napisane 2017-12-05 12:59:45


Napędy hydrauliczne

Napędy hydrauliczne

Są to urządzenia służące do przekazywania energii z miejsca jej wytwarzania (np. pompy) do urządzenia napędzanego (np. siłownika). Oczywiście w tych napędach czynnikiem przenoszącym energię jest ciecz. Zasada działania napędu hydraulicznego jest oparta na prawie Pascala, które dotyczy równomiernego rozchodzenia się ciśnienia w cieczy. Są to napędy wykorzystywane najczęściej do wykonywania ruchu prostoliniowego.

schemat napędy hydraulicznego
Schemat napędu hydraulicznego

Zalety napędów hydraulicznych:

  • najkorzystniejszy stosunek siły do objętości silnika,
  • bardzo duże siły rozwijane przez silnik,
  • płynność ruchu,
  • bezstopniowe sterowanie prędkością w szerokich zakresach,
  • możliwość rozwijania małych prędkości, przy zachowaniu równomierności ruchu,
  • znakomite właściwości dynamiczne,
  • sztywność charakterystyki mechanicznej,
  • bardzo dobre tłumienie powstających drgań.

siłownik hydrauliczny
Zastosowanie hydrauliki – olbrzymie siłowniki o bardzo dużych siłach działania

Wady napędów hydraulicznych:

  • niekorzystne oddziaływanie ekologiczne (zużyte oleje),
  • konieczność okresowej wymiany oleju i filtrów,
  • wysoki koszt,
  • powstający hałas,
  • wrażliwe na zapowietrzenie (jak hamulce w samochodzie),
  • trudność powiązania ruchów (dlatego nie są używane np. w osiach obrabiarki).

Podziałów napędów hydraulicznych jest dużo, jednym z najważniejszych podział napędów hydraulicznych jest podział na napędy:

  • hydrostatyczne - których działanie opiera się na wykorzystaniu przede wszystkim energii ciśnienia cieczy,
  • hydrokinetyczne - których działanie opiera się na wykorzystaniu energii kinetycznej cieczy (Równanie Bernoullego).

Oraz podział na układy otwarte i zamknięte:

  • układy hydrauliczne otwarte - cały strumień, który generuje pompa po oddaniu swojej energii np. na końcu układu (siłowniku) wraca do zbiornika z cieczą,
  • układy hydrauliczne zamknięte – energia, która powstaje w wyniku pracy pompy – po wykorzystaniu jej energii wraca na stronę ssącą pompy – nie wraca do zbiornika jak w układach otwartych.

schemat układu hydraulicznego
Przykładowy układ otwarty napędu hyraulicznego 1 – siłownik, 2 – zawór rozdzielający, 3 – zawór bezpieczeństwa, 4 – pompa główna, 5 – zbiornik główny, 6 – zawór dopełniający

Elementem wejściowym w układach hydraulicznych jest pompa wyporowa napędzana np. silnikiem elektrycznym lub spalinowy. Pompa generuje energię hydrauliczną cieczy. Możemy wyróżnić pompy rotacyjne i tłoczkowe w zależności od sposobu ich działania.

Elementem wyjściowym są silniki lub siłowniki hydrauliczne, które spełniają zadanie odwrotne od pompy. Zamieniają dostarczoną energię hydrauliczną cieczy na energie mechaniczną. Ich budowa i systematyka może być identyczna jak w przypadku elementów wejściowych. Bardzo często wykorzystywane są napędy tłokowe – umożliwiające w łatwy sposób wykonywać ruchy prostoliniowo-zwrotne. Najczęściej budowane z ruchomym tłokiem i nieruchomym cylindrem – ale są też siłowniki o działaniu odwrotnym. Można wyróżnić podział na siłowniki jednostronnego i dwustronnego działania.

siłownik hydrauliczny
Siłownik hydrauliczny

Elementami sterującymi w hydraulice są zawory. Rodzaje zaworów hydraulicznych:

  • zawory ciśnieniowe:
    • bezpieczeństwa,
    • przelewowe,
    • kolejności działania,
    • redukcyjne,
    • zawory proporcjonalne,
    • zawory różnicowe,
  • zawory natężeniowe:
    • dławiące,
    • zwrotne,
    • przepływu,
    • rozdzielające,
    • odcinające,

zawory hydrauliczne
Zawory hydrauliczne

Napędy hydrauliczne i pneumatyczne różnice

W porównaniu do napędów pneumatycznych – hydraulika jest:

  • droższa,
  • bardziej szkodliwa dla środowiska – rozlane oleje, zużyte filtry itd.,
  • awarie na liniach prawdopodobnie zakończą się rozlanym olejem,
  • małe nieszczelności też powoduję uciekanie cieczy ‘na zewnątrz’,
  • ciecz jest nieściśliwa – powietrze odwrotnie – jest ściśliwe (ma to swoje wady i zalety),
  • dzięki hydraulice można uzyskiwać zdecydowanie większe siły,
  • hydraulika posiada najlepszy stosunek uzyskiwanych sił do gabarytów napędu,
  • ciecz jako medium robocze jest wstanie przenieść zdecydowanie więcej energii od powietrza.