Тенденции развития гидроприводов: насосы, гидродвигатели, гидроаппаратура
Анализ большого объема информации свидетельствует об интенсивном развитии гидроприводов, главным образом «интеллектуальных», и расширении сферы их использования.
Наряду с автоматизацией производства и применением в мобильной технике еще одним важным сегментом рынка гидравлики является уникальные проекты.
Насосы
По данным фирмы «Bosch Rexroth» современное кузнечно-прессовое оборудование в результате многолетнего развития практически полностью стало гидроприводным, причем даже в машинах с механическим приводом (например, эксцентриковых) гидроприводы широко применяются для вспомогательных функций.
Рис.1. Насос с пропорциональным электроуправлением фирмы «Atos»
В условиях значительных усилий и скоростей, требований высокой точности и хорошей динамики, наличия больших пиковых нагрузок и температур наибольшее применение находят регулируемые аксиально-поршневые насосы с наклонным диском мод. A10VSO (номинальное давление рном = 28 МПа, пиковое рпик = 35 МПа, рабочий объем Vо = 10...140 см3).
Рис.2. Пневмоприводной насос типа LP фирмы «Hawe»
Эти гидромашины отличаются использованием гидростатической разгрузки основных трущихся пар, низким уровнем шума, высоким КПД, наличием сквозного вала и различных исполнений по управлению.
Применение насосов с пропорциональным электроуправлением (рис. 1) в мобильных машинах обеспечивает энергосбережение и защиту двигателя от перегрузки.
При остановке технологической операции (бурение, копание и т.п.) центральный контроллер выдает команду на снижение частоты вращения коленвала nк до частоты холостого хода и одновременно установку нулевой подачи насоса; возможно также автоматическое изменение nк в соответствии с требуемой подачей насоса для выполнения того или иного технологического цикла.
По известным значениям частоты вращения, давления и положения качающих узлов насосов контроллер может рассчитывать потребляемую мощность и в случае перегрузки автоматически снижать Vо.
На Ганноверской выставке «MDA 2011» отмечалась тенденция к миниатюризации гидромашин.
Демонстрировались аксиально-поршневые мини-насосы и моторы с Vо = 0,4...6,3 см3, рном = 25 МПа, а также сменные рабочие комплекты и детали.
Сообщается, что компания «Messer-bugatti» разработала поршневой мини-насос объемом не более 0,5 дм3 для авиации.
Насос имеет КПД 0,85 и приводится напрямую от электродвигателя с частотой вращения n = 20 тыс. мин-1, причем одновременный контроль подачи и давления позволяет отказаться от использования сервоклапанов в исполнительных механизмах, а установка насоса рядом с этими механизмами — исключить централизованную гидросистему и резко сократить трассировку гидролиний.
Опережающее развитие получают малошумные шестеренные насосы внутреннего зацепления, насосы наружного косозубого зацепления, радиально-поршневые насосы, в том числе регулируемые.
Снижение шума в аксиально-поршневых машинах обеспечивается за счет совершенствования процессов распределения (например, введения компенсационной камеры в насосах PV фирмы «Parker»), изменения геометрии корпуса, широкого использования гидростатической разгрузки, виброизоляции насосного агрегата.
Для взрывоопасных производств, лабораторных прессов, зажимных и смазочных устройств фирмой «Hawe» разработана гамма пневмоприводных насосов типа LP (рис. 2) с выходным давлением 16...150 МПа и подачей 0,9...12 л/мин; они могут поставляться в комплекте с баками и распределителями.
Новые мультипликаторы miniBOOSTER позволяют многократно увеличивать давление в гидросистеме (до 200...500 МПа) и создавать исключительно компактные зажимные механизмы без применения сравнительно малонадежных и дорогих насосов высокого давления.
Рис.3. Цилиндр, укомплектованный малогабаритной гидростанцией
Гидродвигатели
Развитие гидроцилиндров идет в направлении их доукомплектования различными компонентами, совершенствования технологии изготовления, поставки окончательно обработанных узлов и деталей.
На выставке «MDA 2011» в Ганновере были представлены цилиндры с гидрогазовыми аккумуляторами, встроенными в шток, а также датчиками положения поршня, регуляторами расхода, электроуправляемыми распределителями и даже малогабаритными гидростанциями (рис. 3).
Развитая гамма гидроцилиндров фирмы Hanchen имеет исполнения с гидростатическими опорами штока, контролем хода с помощью встроенных позиционных датчиков или бесконтактных выключателей, гидромеханическими тормозами; поставляются также усилители давления (до 400 МПа), гасители ударов и полностью комплектные гидравлические оси с сервоцилиндрами.
Фирма «Bosch Rexroth» наряду с ранее выпускавшейся встроенной системой CIMS измерения хода освоила новую версию — CIAMS с абсолютным позиционным датчиком (сотые доли мм).
Рис.4. Позиционный датчик CIAMS фирмы Bosch Rexroth
При работе системы (рис. 4) специальный поверхностный сканер с сенсорами и магнитом взаимодействует с рисками, нанесенными на штоке под слоем керамического покрытия, микропроцессорный модуль обрабатывает информацию и передает ее по шине CАNopen.
Фирма «Hunger Hydraulik» является одним из лидеров мирового производства гидроцилиндров.
При их изготовлении наряду с твердым хромированием, никелированием или полимерным покрытием штоков применяется система термического распыления Ceraplate, позволяющая контролировать ход на базе датчика, работающего по принципу эффекта Холла (разрешение 1 мм); покрытие Ultraplate, основанное на методе сварки дуговой плазмой, обеспечивает возможность работы в среде соленой морской воды.
Продолжает развиваться технология изготовления гидроцилиндров с использованием гильз и штоков с окончательно обработанными рабочими поверхностями, а также централизованно поставляемых комплектующих элементов (поршней, букс, проушин, опорно-уплотнительных колец и др.).
Имеются сообщения о создании принципиально новых тянущих приводных элементов — механических мышц, представляющих собой по-существу отрезок рукава высокого давления с заделками.
При подаче давления происходит увеличение поперечного сечения мускула и соответственно уменьшение его длины, т.е. создается тяговое усилие в осевом направлении.
Подобные устройства применяются, например, в запорно-регулирующей гидравлической или газовой арматуре.
Один из мировых лидеров производства радиально-поршневых гидромоторов — фирма «SAI» — сообщает о создании регулируемых гидромашин нового поколения TV, BVFK4 и TS8, в том числе со встроенными редукторами, тормозами и датчиками угла поворота.
По мнению фирмы радиально-поршневые гидромоторы становятся все более серьезной альтернативой героторным.
Гидромотор M5A фирмы «Parker» с пропорциональным управлением (мощность 20 кВт, рmax = 30 МПа, nmax = 4000 мин-1) предназначен для привода вентиляторов системы охлаждения. Он позволяет адаптировать мощность к реальным потребностям системы охлаждения, уменьшить расход топлива, снизить вредные выбросы и износ движущихся частей.
Возможен реверсивный режим для очистки радиаторов.
Рис.5. Гидроаппараты ввертного монтажа
Гидроаппаратура
Большинство ведущих инофирм предлагает широкий выбор гидроаппаратов ввертного монтажа (рис. 5).
Несмотря на существующие стандартные размеры посадочных гнезд, некоторые изготовители предлагают оригинальные решения.
Так в аппаратах фирмы «SUN» с числом линий более двух крепежная резьба расположена в средней части корпуса, что позволяет минимизировать деформации, возникающие при затяжке, и увеличить число гидролиний до 6-ти (например, в распределителях с гидроуправлением).
Рис.6. Трехмерное проектирование гидроблоков (а) и пример гидроблока пресса (б)
Ввертное исполнение предохранительного клапана имеет сверху гнездо для подключения пилота с электрическим, пропорциональным или гидравлическим управлением.
При использовании аппаратов ввертного монтажа особое значение приобретает проблема оптимального трехмерного проектирования гидроблоков (рис. 6).
Для ее решения ООО «Адамко Контролс» использует специальный программный пакет, позволяющий предельно сократить сроки проектирования и повысить его качество .
Система картриджных клапанов CVS фирмы «Parker», в том числе объединенных в интегральные блоки, обеспечивает минимизацию гидролиний, повышение герметичности, компактность конструкции, упрощение сборки и обслуживания, а также оптимизацию схемных решений.
Предлагаются услуги по проектированию с помощью компьютерных систем трехмерного программирования, сборке и испытанию гидроблоков, консультации по их применению.
Рис.7. Модульный двухлинейный регулятор расхода и давления ЭНИМС
Специальные блоки могут устанавливаться непосредственно на выходные линии насосов и содержать обратные и предохранительные клапаны, в том числе с возможностью электроразгрузки.
В ЭНИМСе разработаны новые модульные аппараты с условным проходом 6 мм, в том числе отсутствующие в номенклатуре ведущих мировых производителей.
Двухлинейный регулятор расхода и давления (рис. 7) позволяет одновременно редуцировать давление и ограничивать расход рабочей жидкости (РЖ), поступающей в отдельные участки гидросистемы (линии управления, цилиндры зажима, смазочные системы и др.), что в ряде случаев исключает необходимость установки дополнительного насоса.
Аппарат состоит из:
- корпуса — 3
- гильзы — 6
- золотника — 7
- пружины — 9
- сервоклапана — 10
- втулки-дросселя — 4
- винта регулирования расхода — 2
- втулки — 1
При работе РЖ из линии Р1 проходит через отверстия 14, частично перекрытые рабочей кромкой золотника 7, и осевые отверстия в золотнике в полость 15, откуда через дросселирующую щель 5 попадает в отверстие Р.
Полость 15 входа в дросселирующую щель отверстием в золотнике связана с полостью 13, а полость 12 через демпфер 8 — с линией Р.
РЖ в небольшом количестве постоянно проходит через демпфер 8, полость 12 и сервоклапан 10 в линию 11, соединенную со сливной линией Т, поэтому в полости 12 поддерживается постоянное давление, определяемое настройкой пружины сервоклапана.
Золотник 7 находится в равновесии, если давление в его торцовых полостях 13 и 15 создает усилие, равное усилию пружины 9 и силе от давления РЖ в полости 12.
При нарушении этого условия золотник перемещается в направлении уменьшения ошибки и своей рабочей кромкой изменяет гидравлическое сопротивление отверстий 14.
Таким образом, во всем диапазоне рабочих режимов давление в отверстии Р ограничивается значением, определяемым настройкой сервоклапана, а расход отводимого потока РЖ зависит от настройки дросселя.
Разработаны также гидроклапан отсечки, двух- и трехлинейные регуляторы расхода и клапаны компенсации.
Рис.8. Гидрозамок с интегрированными предохранительными клапанами ООО «Гидронт»
Гидрозамок с интегрированными предохранительными клапанами ООО «Гидронт» (рис. 8) позволяет исключить опасность разрушения гидроцилиндров и трубопроводов при расширении запертого объема РЖ после завершения эксплуатации мобильных машин при низких температурах и установки их в теплый бокс.
В статье использованы материалы сайта neftegaz.ru.
06 апреля 2012
Другие материалы:
|
История
