Alates homsetest pilvelõhkujatest kõrguvatest kraanadest kuni täpse robotite relvade valmistamiseni elupäästvate meditsiiniseadmete tootmiseni on hüdraulilised energiaseadmed (HPU-d) meie tänapäevast maailma toidevad laulmata kangelased. Need tähelepanuväärsed masinad muudavad lihtsa mehaanilise energia peatumatuks hüdrauliliseks jõuks, muutes võimatuks.
Hüdrauliline jaam, mida tuntakse ka hüdraulilise energiaseade, HPU süsteem või hüdrauliline pumbajaam - on palju enamat kui lihtsalt tööstuslikud seadmed. See on lugematute tööstusharude peksv süda, jõudude kordaja, mis laseb inimestel mäed liigutada, ja täppisvahend, mis kujundab meie tulevikku.
Selles põhjalikus juhendis avame nende inseneride imetluse taga olevad saladused. Ükskõik, kas olete püüdlik insener, uudishimulik õpilane või professionaal, kes soovib oma teadmisi süvendada, saate teada, kuidas hüdraulilised jaamad revolutsiooniliselt tööstusharusid ja loovad võimalusi, mis tundusid võimatu just aastakümneid tagasi.
Hüdrauliline jaam on täielik elektrisüsteem, mis pumpab vedelikku (tavaliselt õli) kõrge rõhu all hüdrauliliste seadmete kasutamiseks. See on nagu võimsa veepumba olemasolu, kuid selle asemel, et oma aia jaoks vett pumpada, pumpab see spetsiaalset õli raskete masinate toiteks.
Hüdraulikajaam sisaldab mitmeid võtmeosi koos töötavate:
- Pump rõhu tekitamiseks
- Mootor pumba käitamiseks
- Paak hüdraulilise vedeliku hoidmiseks
- Ventiilid voolu ja rõhu juhtimiseks
- Filtrid vedeliku puhtana hoidmiseks
Hüdraulilised pumbajaamad on kõikjal kaasaegses tööstuses, kuna need pakuvad märkimisväärselt kompaktses paketis midagi tõeliselt erakordset - uskumatut jõudu. Siin on põhjus, miks need HPU süsteemid muudavad meie töötamise revolutsiooni:
- Suur võimsus:Väike hüdraulikajaam võib tekitada piisavalt jõudu auto tõstmiseks või tonni materjali liigutamiseks.
- Täpne kontroll:Operaatorid saavad kiirust ja sundida hämmastava täpsusega - sobib suurepäraselt delikaatseteks toiminguteks.
- Usaldusväärsus:Hästi hooldatud hüdraulilised jaamad võivad aastaid kesta ilma suuremate probleemideta.
- Mitmekülgsus:Üks hüdrauliline jaam suudab korraga toita mitu seadet.
Kõik hüdraulilised süsteemid töötavad Pascali seaduse tõttu, mille on avastanud Prantsuse teadlane Blaise Pascal 1600. aastatel. See seadus ütleb, et kui avaldate survet suletud vedelikule (näiteks õli suletud süsteemis), levib see rõhk võrdselt kõigis suundades.
Siin on lihtne viis sellest aru saada: kujutage ette, et teil on veepall. Kui pigistate ühe osa, läheb rõhk õhupalli sees igal pool võrdselt. Hüdrosüsteemid kasutavad seda põhimõtet energia ülekandmiseks.
Tõeline maagia juhtub siis, kui hüdrosüsteemid korrutavad jõud. Siit saate teada:
Kui teil on kaks ühendatud silindrit - üks väike ja üks suur - ja te lükkate väikesele alla, lükkab suur palju rohkem jõudu. Kompromiss on see, et suur silindr liigutab lühema vahemaa.
Näide:Kui suurel silindril on 10 korda rohkem pindala kui väikesel, annab see 10 korda rohkem jõudu. Kuid see liigub ainult 1/10. vahemaa.
Seetõttu võivad hüdraulilised tungrauad tõsta raskeid autosid vaid väikese käsipumbaga!
Hüdrosüsteemides kasutatav vedelik pole ainult vedelik. Sellel on spetsiaalsed omadused:
- Mitte kokkusurumatu:Erinevalt õhust (mis surub kergesti), ei suru hüdrauliline õli eriti. See tähendab, et kogu teie loodud rõhk kandub otse töö tegemiseks.
- Hääletamine:Vedelik määrib ka kõiki liikuvaid osi, vähendades kulumist.
- Soojusülekanne:See aitab soojust kuumadest komponentidest eemale viia.
- Stabiilne:Hea hüdrauliline vedelik ei lagune surve ja kuumuse all kergesti.
Hüdrauliline pump
Pump on iga hüdraulijaama süda. See imeb paagist hüdraulilist vedelikku ja surub selle kõrge rõhu all välja. Seal on kolm peamist tüüpi:
- Käigupumbad:Lihtne, usaldusväärne ja taskukohane. Hea põhirakenduste jaoks.
- Laid pumbad:Vaiksem ja tõhusam. Kasutatakse keskmise tööga rakendustes.
- Kolvipumbad:Kõige võimsam ja täpsem. Kasutatakse raskeveokite ja kõrgsurvetööde jaoks.
Elektrimootor või mootor
See annab mehaanilise võimsuse pumba käitamiseks. Enamik hüdraulilisi jaamu kasutab elektrimootoreid, kuna need on:
- Lihtne kontrollida
- Puhas (heitgaasideta)
- Usaldusväärne
- Saadaval mitmes suuruses
Kaasaskantavate üksuste või välitööde jaoks on tavalised bensiini- või diiselmootorid.
Hüdraulikapaak (reservuaar)
Tank säilitab hüdraulilise vedeliku ja teenib mitut eesmärki:
- Tagab pumbale vedelikuvarustust
- Võimaldab õhumullidel vedelikust eralduda
- Aitab vedelikku jahtuda
- Võimaldab saasteaineid leppida
Paagi suurus võrdub tavaliselt pumba voolukiirusega 2-3 korda minutis.
Rõhu leevendusventiil
See on kriitiline ohutuskomponent. Kui rõhk tõuseb liiga kõrgeks, avaneb see klapp automaatselt süsteemi kahjustuste vältimiseks. See on nagu turvaventiil survepliidil.
Suunajuhtiventiilid
Need ventiilid kontrollivad seal, kus hüdrauliline vedelik voolab. Nad saavad:
- Saatke silindri pikendamiseks vedelikku
- Pöördvool silindri tõmbumiseks
- Asukoha hoidmiseks peatage voog
- Otsene voog süsteemi erinevatesse osadesse
Voolujuhtimisventiilid
Need reguleerivad, kui kiire vedelik voolab, mis kontrollib hüdrauliliste ajamite kiirust. Rohkem voog tähendab kiiremat liikumist.
Filtrid
Puhas vedelik on hüdrosüsteemide jaoks hädavajalik. Filtrid eemaldavad:
- Mustus ja praht
- Metallist osakesed kulumisest
- Vee saastumine
- Keemiliste jaotuse tooted
Rõhumõõdikud
Need näitavad süsteemi rõhku lühidalt. Operaatorid kasutavad neid:
- Jälgige normaalset toimimist
- Tuvastada probleeme varakult
- Süsteemi jõudluse kohandamine
Temperatuuriandurid
Hüdrauliline vedelik läheb töö ajal kuumaks. Temperatuuri andurid aitavad vältida ülekuumenemist:
- Jahutussüsteemide käivitamine
- Hoiatusoperaatorid probleemide eest
- Vajadusel automaatselt välja lülitamine
Elektroonilised kontrollerid
Kaasaegsed hüdraulilised jaamad hõlmavad sageli arvutikontrolli, mis:
- Optimeerige jõudlust automaatselt
- Pakkuda kaugseiret
- Logi operatiivandmed
- Lubage ennustav hooldus
Hüdraulilise jaama toimimise mõistmine on lihtsam, kui järgite vedelikku kogu selle teekonna jooksul:
1. samm: vedeliku tarbimine
Hüdrauliline pump loob imemise, mis tõmbab paagist vedeliku läbi imemise kurna. See kurn püüab suuri osakesi, mis võivad pumba kahjustada.
2. samm: survestamine
Pump surub vedeliku kokku ja surub selle kõrge rõhu korral süsteemi. Rõhk võib ulatuda 500 psi valgustööks kuni 10 000 psi või rohkem raskeveokite jaoks.
3. samm: voolu juhtimine
Survestatud vedelik voolab läbi juhtventiilide, mis suunavad selle sinna, kus seda vaja on. Need ventiilid toimivad nagu hüdraulilise vedeliku liikluskontrollerid.
4. samm: töötulemused
Survestatud vedelik jõuab hüdrauliliste ajamite (silindrid või mootorid), kus hüdrauliline energia muundab kasuliku töö tegemiseks tagasi mehaaniliseks energiaks.
5. samm: tagasivoog
Pärast töö tegemist voolab vedelik tagasisiseste filtrite kaudu paaki. Need filtrid püüavad kõik töötsükli ajal kätte saada.
6. samm: konditsioneerimine
Tagasi paagis, vedelik:
- Jahtuma
- Vabastab lõksus olevad õhumullid
- Võimaldab osakestel settida
- Valmistub järgmiseks tsükliks
Avatud silmuste süsteemid
Avatud süsteemides naaseb vedelik pärast kasutamist otse paaki. Eelised hõlmavad järgmist:
- Parem jahutamine
- Lihtsam disain
- Madalaim hind
- Lihtsam hooldus
Suletud silmuste süsteemid
Suletud süsteemides ringleb vedelik otse pumba ja ajamite vahel. Eelised hõlmavad järgmist:
- Kompaktsem
- Parem efektiivsus
- Vähem vedelik vajalik
- Kiirem vastus
Fikseeritud nihkesüsteemid
Need pumbad liiguvad iga pöörlemisega sama koguse vedelikku. Nad on:
- Lihtne ja usaldusväärne
- Madalaim hind
- Hea pideva kiirusega rakenduste jaoks
- Nõua ohutuse tagamiseks rõhu reljeefventiile
Muutuvad nihkesüsteemid
Need pumbad võivad muuta väljundmahtu. Nad pakuvad:
- Parem energiatõhusus
- Automaatne rõhukontroll
- Muutuva kiiruse toiming
- Keerulisem, kuid mitmekülgsem
Elektrilised hüdraulilised jaamad
- Kõige tavalisem tehastes ja töötubades
- Täpne kiiruse kontroll
- Puhas töö (heitgaasideta)
- Lihtne automatiseerida
- Vajavad elektrienergiat
Mootoripõhised hüdraulilised jaamad
- Kasutage bensiini või diiselmootoreid
- Kaasaskantav ja sõltumatu
- Hea välistingimuseks/kaugtööks
- Rohkem hooldust
- Tekitada heitgaaside ja müra
Statsionaarsed hüdraulilised jaamad
- Püsivalt installitud
- Suurem ja võimsam
- Suudab serveerida mitut masinat
- Paremad jahutussüsteemid
- Madalamad tegevuskulud
Kaasaskantavad hüdraulilised jaamad
- Rattaga või käsitsi kandes
- Iseseisvad ühikud
- Ideaalne põlluteenuseks
- Piiratud suuruse ja kaaluga
- Kõrgemad kulud hobujõu kohta
Madalrõhk (alla 1000 psi)
- Kasutatakse põhirakenduste jaoks
- Madalamad komponendid
- Lihtsam hooldus
- Hea algajatele
Keskmine rõhk (1000–3000 psi)
- Kõige tavalisem vahemik
- Hea jõu ja kulude tasakaal
- Lai erinevad rakendused
- Standardne tööstuskasutus
Kõrgrõhk (üle 3000 psi)
- Maksimaalne võimsus minimaalses ruumis
- Kallid komponendid
- Nõuab ekspertide hooldamist
- Kasutatakse raskeveokiteks
Hüdraulilised jaamad toite lugematu arv ehitusmasinaid:
Ekskavaatorid
Hüdraulilised jaamad kontrollivad poomi, käe, ämbrit ja radu. Ühel ekskavaatoril võib erinevate funktsioonide jaoks olla mitu hüdraulilist vooluahelat.
Buldooserid
Terade tõstmise, õngitsemise ja rajalõitu süsteemid kasutavad kõik hüdraulilist võimsust.
Kraanad
Hüdraulilised jaamad pakuvad sujuvat, täpset juhtimist raskete koormuste tõstmiseks ja positsioneerimiseks.
Betoonpumbad
Kõrgsurve hüdrosüsteemid lükkavad betooni läbi pikkade voolikute täpsetesse kohtadesse.
Tööriistad
Hüdrauliliste jaamade võimsus:
- Presspidurid metalli painutamiseks
- Hüdraulilised pressid osade moodustamiseks
- Süstimisvormimismasinad
- Metalllõikeseadmed
Materiaalne käitlemine
- Kõhnatõstukid kasutavad tõstmiseks ja kallutamiseks hüdraulilisi jaamu
- Konveierisüsteemid kasutavad positsioneerimiseks hüdraulika
- Robotisüsteemid tuginevad hüdraulilistele ajamitele
Traktorid
Kaasaegsed traktorid kasutavad hüdraulilist võimsust:
- Kolmepunktiliste haagisüsteemid
- Roolivõimend
- Kontrollima
- Esiotsalaadurid
Koristamisseadmed:Kombineerimine, balerid ja muud talumasinad kasutavad põllukultuuride töötlemiseks ja käitlemiseks hüdraulika.
Sõiduki liftid
Iga auto remonditöökoda sõltub hüdraulilistest liftidest, mida toidavad hüdraulilised jaamad.
Prügiveokid
Hüdrosüsteemid toidavad tõste- ja tihendusmehhanisme.
Kallurid
Hüdraulilised jaamad tõstavad maha laadimiseks veoautopeenraid.
Laevavarustus
Hüdrauliliste jaamade võimsus:
- Juhtimissüsteemid
- Teki kraanad
- Ankur esiklaasid
- Lasti käitlemise seadmed
Avamereplatvormid:Naftaplatvormid kasutavad puurimiseks ja torude käitlemiseks massilisi hüdrosüsteeme.
Lennukite süsteemid
Hüdrauliline võimsus töötab:
- Maandumisvarustus
- Lennujuhtimispinnad
- Kaubauksed
- Pidurisüsteemid
Hüdrosüsteemide usaldusväärsus muudab need lennuohutuse jaoks hädavajalikuks.
Voolukiirus
Mõõdetuna gallonites minutis (GPM) või liitrites minutis (LPM) määrab voolukiirus, kui kiiresti ajamid liiguvad. Kõrgem vool tähendab kiiremat töötamist, kuid nõuab suuremaid pumbasid ja rohkem energiat.
Töörõhk
Mõõdetuna kilodes ruuttolli (psi) või riba kohta määrab rõhk, kui palju jõudu süsteem võib genereerida. Kõrgem rõhk tähendab rohkem jõudu, kuid nõuab tugevamaid komponente.
Elektrienergia nõuded
Hüdraulilist võimsust (HP) saab arvutada järgmiselt:Hp = (vool × rõhk) ÷ 1714
See aitab pumba juhtimiseks vajalikku mootorit suurustada.
Efektiivsus
Süsteemi kogu efektiivsus ulatub tavaliselt vahemikus 70–85% ja sõltub:
- Pumba efektiivsus (85–95%)
- Mootori efektiivsus (90–95%)
- Süsteemi kaotused (klapid, filtrid, jooned)
Suur võimsuse ja kaalu suhe
Hüdrosüsteemid tekitavad naela kohta rohkem energiat kui enamikul teistel energiaallikatel. See muudab need ideaalseks liikuvate seadmete jaoks, kus kaal on oluline.
Täpne kontroll
Operaatorid saavad erakordse täpsusega kontrolli, kiirust ja positsiooni juhtida. See täpsus muudab hüdraulika delikaatseteks toiminguteks täiuslikuks.
Lineaarne liikumine
Hüdraulilised silindrid pakuvad sujuvat sirget liikumist ilma keerukate mehaaniliste ühendusteta.
Kohene pöörduvus
Suunda saab koheselt muuta ilma peatumata, erinevalt mehaanilistest süsteemidest, mis vajavad sidureid ja käiku.
