Гидростатическое давление: формула и свойства

Перспективы развития

Перспективы развития гидропривода во многом связаны с развитием электроники. Так, совершенствование электронных систем позволяет упростить управление движением выходных звеньев гидропривода. В частности, в последние 10-15 лет стали появляться бульдозеры, управление которыми устроено по принципу джойстика.

С развитием электроники и вычислительных средств связан прогресс в области диагностирования гидропривода. Процесс диагностирования некоторых современных машин простыми словами может быть описан следующим образом. Специалист подключает переносной компьютер к специальному разъёму на машине. Через этот разъём в компьютер поступает информация о значениях диагностических параметров от множества датчиков, встроенных в гидросистему. Программа или специалист анализирует полученные данные и выдаёт заключение о техническом состоянии машины, наличии или отсутствии неисправностей и их локализации. По такой схеме осуществляется диагностирование, например, некоторых современных ковшовых погрузчиков. Развитие вычислительных средств позволит усовершенствовать процесс диагностирования гидропривода и машин в целом.

Важную роль в развитии гидропривода может сыграть создание и внедрение новых конструкционных материалов. В частности, развитие нанотехнологий позволит повысить прочность материалов, что позволит уменьшить массу гидрооборудования и его геометрические размеры, повысить его надёжность. С другой стороны, создание прочных и одновременно эластичных материалов позволит, например, уменьшить недостатки многих гидравлических машин, в частности, увеличить развиваемое диафрагменными насосами давление.

В последние годы наблюдается существенный прогресс в производстве уплотнительных устройств. Новые материалы обеспечивают полную герметичность при давлениях до 80 МПа, низкие коэффициенты трения и высокую надёжность.

Инновационная гидравлика для промышленных роботов

Роботизированные гидравлические устройства должны обеспечивать точность движений, многократность повторений без потери стабильности, устойчивость к агрессивным средам. Чтобы выполнить требования, производители осваивают новые материалы, ранее не использовавшиеся для конструирования гидросистем — сложные сплавы, композиты и так далее.

Манипулятор на выставочном стенде

Демонстрация возможностей гидравлического манипулятора

И им это удается: например, ученые Токийского технологического института совместно с компанией Bridgestone разработали гидравлическую «мышцу», развивающую усилие 7 кН, работающую при давлении до 50 атм и демонстрирующую соотношение мощности и малого веса, недостижимое для используемой сегодня гидравлики. Она представляет собой трубку в тканом рукаве, используется в очагах стихийных бедствий и обеспечивает точность и «деликатность» движений благодаря отсутствию внутреннего трения.

Уравнение Бернулли

Подробности
Категория: Гидравлика

Документальные учебные фильмы. Серия «Физика».

 Даниил Бернулли (Daniel Bernoulli; 29 января (8 февраля) 1700 — 17 марта 1782), швейцарский физик-универсал, механик и математик, один из создателей кинетической теории газов, гидродинамики и математической физики. Академик и иностранный почётный член (1733) Петербургской академии наук, член Академий: Болонской (1724), Берлинской (1747), Парижской (1748), Лондонского королевского общества (1750). Сын Иоганна Бернулли.

https://vk.com/video_ext.php

Закон (уравнение) Бернулли является (в простейших случаях) следствием закона сохранения энергии для стационарного потока идеальной (то есть без внутреннего трения) несжимаемой жидкости:

Здесь

 — плотность жидкости,
 — скорость потока,
 — высота, на которой находится рассматриваемый элемент жидкости,
 — давление в точке пространства, где расположен центр массы рассматриваемого элемента жидкости,
 — ускорение свободного падения.

Уравнение Бернулли также может быть выведено как следствие уравнения Эйлера, выражающего баланс импульса для движущейся жидкости.

В научной литературе закон Бернулли, как правило, называется уравнением Бернулли(не следует путать с дифференциальным уравнением Бернулли), теоремой Бернулли или интегралом Бернулли.

Константа в правой части часто называется полным давлением и зависит, в общем случае, от линии тока.

Размерность всех слагаемых — единица энергии, приходящаяся на единицу объёма жидкости. Первое и второе слагаемое в интеграле Бернулли имеют смысл кинетической и потенциальной энергии, приходящейся на единицу объёма жидкости

Следует обратить внимание на то, что третье слагаемое по своему происхождению является работой сил давления и не представляет собой запаса какого-либо специального вида энергии («энергии давления»)

Соотношение, близкое к приведенному выше, было получено в 1738 г. Даниилом Бернулли, с именем которого обычно связывают интеграл Бернулли. В современном виде интеграл был получен Иоганном Бернулли около 1740 года.

Для горизонтальной трубы высота постоянна и уравнение Бернулли принимает вид:   .

Эта форма уравнения Бернулли может быть получена путём интегрирования уравнения Эйлера для стационарного одномерного потока жидкости, при постоянной плотности :   .

Согласно закону Бернулли, полное давление в установившемся потоке жидкости остается постоянным вдоль этого потока.

Полное давление состоит из весового , статического и динамического давлений.

Из закона Бернулли следует, что при уменьшении сечения потока, из-за возрастания скорости, то есть динамического давления, статическое давление падает. Это является основной причиной эффекта Магнуса. Закон Бернулли справедлив и для ламинарных потоков газа. Явление понижения давления при увеличении скорости потока лежит в основе работы различного рода расходомеров (например труба Вентури), водо- и пароструйных насосов. А последовательное применение закона Бернулли привело к появлению технической гидромеханической дисциплины — гидравлики.

Закон Бернулли справедлив в чистом виде только для жидкостей, вязкость которых равна нулю. Для приближённого описания течений реальных жидкостей в технической гидромеханике (гидравлике) используют интеграл Бернулли с добавлением слагаемых, учитывающих потери на местных и распределенных сопротивлениях.

Известны обобщения интеграла Бернулли для некоторых классов течений вязкой жидкости (например, для плоскопараллельных течений), в магнитной гидродинамике, феррогидродинамике.

В статье были спользованны материалы Wikipedia

Гидравлический мотор

Подобно цилиндру, гидравлический мотор является приводом, только роторный привод.

Принцип работы гидравлического мотора прямо противоположный работе гидравлического насоса. Насос нагнетает жидкость и гидравлический мотор работает от этой жидкости. Как мы писали раньше, гидравлический насос преобразует механическую энергию в энергию давления и кинетическую энергию жидкости. Гидравлический мотор преобразует гидравлическую энергию в механическую энергию.

При гидравлическом приводе, насосы и моторы работают вместе. Насосы приводятся в действие механически и нагнетают жидкость в гидравлические моторы.

Моторы приводятся в действие жидкостью от насоса и это движение в свою очередь вращает механические части.

Закон Архимеда

Вследствие разности давлений в жидкости на разных уровнях появляется архимедова сила F_formula_А или сила выталкивающая.

Возникновение выталкивающей силы поясним на рисунке 1.15.3.

Рис. 1.15.3. АрхимедовасилаFА=F2–F1=S(p2–p1)=ρgSh, F1=p1S, F2=p2S.

Прямоугольный параллелепипед (h – высота, S – площадь основания) погрузим в жидкость. Запишем разность давлений на нижнюю и верхнюю грани: Δp=p2–p1=ρgh. Таким образом, выталкивающая сила FА будет иметь направление вверх, и ее модуль: FА=F2 – F1=SΔp=ρgSh=ρgV (V является объемом вытесненной жидкости; ρV– ее массой).

Определение 5

Закон Архимеда: архимедова сила, оказывающая воздействие на тело, погруженное в жидкость или газ, равна весу жидкости или газа, который вытесняется телом.

Слишком сложно?
Не парься, мы поможем разобраться и подарим скидку 10% на любую работу

Опиши задание

Закон Архимеда применим к телам любой формы.

Следствием из закона Архимеда является утверждение, что, если средняя плотность тела ρт больше плотности жидкости (или газа) ρ, тело опустится на дно. Если же ρт<ρ, тело будет плавать на поверхности жидкости. Объем той части тела, которая погружена в жидкость, будет таким, что вес вытесненной жидкости станет равным весу тела. Чтобы поднять воздушный шар в воздух, его вес должен быть меньше, чем вес вытесненного воздуха. Именно по этой причине воздушные шары наполняют легкими газами (водородом, гелием) либо нагретым воздухом.

Мы получили выше формулу, определяющую полное давление в жидкости p=p+ρgh; из нее следует, что в сообщающихся сосудахлюбой формы, наполненных однородной жидкостью, давления в любой точке на одном и том же уровне одинаковы (рис. 1.15.4).

Рис. 1.15.4. Пример сообщающихся сосудов. В правом сосуде поверхность жидкости свободна. На уровне h давление в обоих сосудах одинаково и равно p=FS=ρgh+pатм. Давление на дно сосудов p=p+ρgh.

Закрыв поршнями оба цилиндра вертикального расположения сообщающихся сосудов и приложив внешнюю силу к поршням, мы создадим в жидкости большое давление p, во много раз превышающее гидростатическое давление ρgh в любой точке системы. В таком случае можно утверждать, что во всей системе установлено одинаковое давление p.

При разных площадях поршней (S1 и S2) и воздействие на них силы со стороны жидкости будет разным (F1=pS1 и F2=pS2). Для удержания системы в состоянии равновесия прикладываемые силы к поршням должны быть такими же по модулю, но имеющими противоположную направленность. В итоге имеем: F1S1=F2S2 или F2=F1S2S1.

Если S2≫S1, то F2≫F1. Устройства такого строения дают возможность использовать значительный выигрыш в силе и называются гидравлическими машинами (рис. 1.15.5). При перемещении поршня в узком цилиндре вниз под воздействием внешней силы F1 на расстояние h1 поршень в широком цилиндре сдвинется на расстояние h2=S1S2h1, поднимая тяжелый груз.

Из всего сказанного следует:

Определение 6

«Золотое правило механики»: выигрыш в силе в n=S2S1 раз всегда соответствует такому же проигрышу в расстоянии, а произведение силы при этом не изменяется: F1h1=F2h2.

Данное правило справедливо для всех идеальных машин, в которых исключена сила трения.

Рис. 1.15.5. Гидравлическая машина.

Определение 7

Гидравлические машины, используемые для подъема грузов, называют домкратами.

Домкраты широко применяются, в том числе, в качестве гидравлических прессов. В качестве жидкости обычно используют минеральные масла.

Всё ещё сложно?
Наши эксперты помогут разобраться

Все услуги

Решение задач

от 1 дня / от 150 р.

Курсовая работа

от 5 дней / от 1800 р.

Реферат

от 1 дня / от 700 р.

Виды гидроцилиндров

Поршневые цилиндры бывают следующими:

  • С подвижным штоком и подвижным корпусом
  • С односторонним и двусторонним штоком
  • Одностороннего и двустороннего действия

В гидроцилиндрах одностороннего действия шток выдвигается за счет давления гидравлического масла в поршневой полости, а его возврат осуществляется при помощи усилия пружины.

В некоторых устройствах отсутствует возвратный элемент. Это обусловлено тем, что возврат штока осуществляется за счет другого гидроцилиндра, действия приводимого механизма или силы тяжести поднятого груза. В качестве примера можно привести бутылочный домкрат, который работает по этому принципу.

В цилиндрах двустороннего действия усилие на штоке создается и при прямом, и при обратном ходе поршня. Достигается это за счет создания давления рабочей жидкости в штоковой и поршневой областях.

Усилие на шток больше при прямом ходе, но скорость движения меньше, чем при обратном – из-за разницы в площадях, на которые действует давление рабочей среды. Гидроцилиндры двустороннего действия используются, например, для подъема и опускания отвала многих бульдозеров.

Если требуется одинаковое усилие и одинаковая скорость перемещения выходных звеньев, следует использовать гидроцилиндры с двухсторонним штоком, где поршень связан с двумя штоками. На технике можно встретить конструкцию с закрепленным цилиндром и закрепленным штоком.

Телескопические гидроцилиндры бывают как одностороннего, так и двухстороннего действия. Эти устройства состоят из нескольких цилиндров, находящихся в полости друг друга. При относительно небольших габаритах они очень эффективны, так как отличаются большим ходом штока.

В современных мобильных машинах наиболее распространены поршневые гидравлические цилиндры двухстороннего действия с односторонним штоком.

Закон вязкого трения Ньютона

Ньютон предположил, что величина этой силы (называемой силой внутреннего трения) пропорциональна разности скоростей элементов жидкости. Следовательно, сила внутреннего трения F пропорциональна изменению скорости жидкости v в направлении, перпендикулярном движению, и зависит от площади S соприкосновения элементов жидкости:

η − коэффициент динамической вязкости.

Жидкости, в которых внутреннее трение подобным образом зависит от изменения скорости, называются ньютоновскими, или жидкостями с линейной вязкостью.

Величину коэффициента динамической вязкости (и справедливость данного закона) Ньютон определил с помощью несложного опыта: он передвигал по поверхности жидкости пластинку с той или иной скоростью. Для того чтобы поддерживать эту скорость постоянной, требовалась сила, которая при небольшой глубине жидкости оказалась прямо пропорциональна площади S и скорости пластинки v и обратно пропорциональна глубине жидкости h:

И хотя при увеличении глубины жидкости h сила вязкого трения пластинки не становится исчезающе малой, эта формула довольно точно описывает взаимодействие между соприкасающимися элементами жидкости.

Чем больше разность скоростей, тем больше сила, с которой они воздействуют друг на друга, заставляя притормаживать слишком быстро движущиеся элементы и разгоняя слишком медленные.

В результате относительное движение в жидкости прекращается (но иногда это может произойти не очень скоро).

Уравнение Навье — Стокса для вязких жидкостей

В более строгой формулировке линейная зависимость вязкого трения от изменения скорости движения жидкости называется уравнением Навье — Стокса. Оно учитывает сжимаемость жидкостей и газов и, в отличие от закона Ньютона, справедливо не только вблизи поверхности твёрдого тела, но и в каждой точке жидкости (у поверхности твёрдого тела в случае несжимаемой жидкости уравнение Навье — Стокса и закон Ньютона совпадают).

Любые газы, для которых выполняется условие сплошной среды, подчиняются и уравнению Навье — Стокса, т.е. являются ньютоновскими жидкостями.

Вязкость жидкости и газа обычно существенна при относительно малых скоростях, потому иногда говорят, что гидродинамика Эйлера — это частный (предельный) случай больших скоростей гидродинамики Навье — Стокса.

При малых скоростях в соответствии с законом вязкого трения Ньютона сила сопротивления тела пропорциональна скорости. При больших скоростях, когда вязкость перестаёт играть существенную роль, сопротивление тела пропорционально квадрату скорости (что впервые обнаружил и обосновал Ньютон).

Добавьте свой комментарий:

Бионика и пневмотехнологии в сплаве с гидравликой

Бионика, наука о применении достижений живой природы в промышленности, активно используется при создании инновационных гидросистем. Разработками устройств, которые работают по принципу автономного перемещения жидкостей (по аналогии с питательными соками внутри растений), вплотную занимаются в США.

Медицинское микрофлюидное устройство

Ученые уже создали работающий чип, который без источника питания перемещает в деревьях воду, снабжая ею вегетативную часть, как естественные «механизмы». Это открывает множество возможностей для медицины, химии и фармакологии. Микрофлюидные чипы:

  • создают управляемые транспортопотоки реагентов, препаратов и других жидкостей;
  • обеспечивают соответствие строгим требованиям к стабильности и получаемому профилю потока, надежности гидравлического интерфейса;
  • позволяют перемещать жидкости под нужным давлением по микро- и наноканалам.

Микропроточный картридж для химического анализа

Еще одно направление научно-производственного прогресса — сплав инноваций в пневматике и гидравлике. Большая часть сегодняшних летательных аппаратов оснащена гидропневмоустройствами — их используют в двигательных агрегатах, системах управления и так далее.

Инновационные БЛА самолетного типа

Одновременно с совершенствованием компрессорных станций, распределительных сетей и прочих пневмо-компонентов улучшают схемы гидросоединений, конструктивное исполнение гидроцилиндров. В авиакосмическом производстве используют уже упоминавшихся 3D-роботов с гидроприводами. В частности, концерны Boeing и Ford работают над проектом Stratasys Infinite-Build для так называемого «бесконечного построения» на неограниченных вертикальных поверхностях.

Stratasys Infinite-Build (H2000) 3D Printing SystemStratasys Infinite-Build (H2000) 3D Printing System

Печать с помощью Ford Stratasys Infinite-Buil

Клапаны

Крекинг давление и давление полного потока

Крекинг давление – это давление, при котором открывается предохранительный клапан. Давление полного потока – это давление, при котором через предохранительный клапан проходит наиболее полный поток. Давление полного потока немного выше, чем крэкинг давление. Регулировка предохранительного клапана установлена на значение давления полного потока.

Регулировка давления

Как мы сказали раньше, давление полного потока немного выше, чем крэкинг давление. Это потому, что натяжение пружины отрегулировано на открытие клапанов. Это состояние называется как регулировка давления и это один из недостатков простого предохранительного клапана.

Крэкинг давление и регулировка давления

Предохранительный клапан, управляемый пилотной линией имеет меньшее давление регулировки, чем у предохранительного клапана прямого действия. На рисунке показано сравнение двух этих типов клапанов. В то время, как предохранительный клапан прямого действия на рисунке открывается на половине давления полного потока, предохранительный клапан, управляемый пилотной линией открыт на 90% его давления полного потока.

Что лучше?

Предохранительный клапан, управляемый пилотной линией лучше для системы с высоким давлением и с большой производительностью. Потому, что эти клапаны не открываются до достижения давления полного потока, происходит эффективная защита системы – масло сохраняется в системе. Хотя более медленная работа, чем предохранительный клапан прямого действия, предохранительный клапан, управляемый пилотной линией поддерживает в системе более постоянное давление.

Редукционный клапан

Что это такое?

Редукционный клапан используется в цепи гидравлического мотора для создания обратного давления для управления во время работы и для остановки мотора, когда цепь в нейтральном состоянии.

Редукционный клапан для кранов

Редукционный клапан обычно закрывается вместе с клапаном управления давления с внутренним обратным клапаном. Когда насос подаёт масло на мотор лебёдки на опускание, мотор работает по инерции под действием силы тяжести груза, другими словами, когда мотор превышает допустимую скорость, редукционный клапан подаёт обратное давление, таким образом, предотвращая свободное падение груза. Внутренний обратный клапан даёт разрешение на подачу обратного потока для вращения мотора в обратном направлении, для поднятия груза.

Редукционный клапан для экскаваторов.

Редукционный клапан экскаватора обеспечивает мягкий старт и повышение скорости хода/поворота, а также предотвращает кавитацию мотора. Давление в напорной линии насоса всегда выше давления линии мотора. Попытка превышения установленной скорости мотора по инерции вызывает снижение давления в напорной линии и клапан немедленно перекрывает линию мотора до тех пор, пока не восстановится давление напорной линии.

Гидравлический цилиндр

Течь цилиндра – наружная течь

Во время вытягивания штока цилиндра возможно попадание грязи и другого материала. Затем, когда шток втягивается, происходит попадание грязи в цилиндр и повреждение уплотнений. На штоке цилиндра имеется защитное уплотнение, которое препятствует попаданию грязи внутрь цилиндра во время втягивания штока. Если течь происходит из штока цилиндра необходимо заменить все уплотнения штока.

Течь цилиндра – внутренняя течь

Течь внутри цилиндра может вызвать замедленное движение или остановку под нагрузкой. Течь поршня может быть вызвана неисправным уплотнением поршня, кольца или поцарапанной поверхностью внутри цилиндра. Последнее может быть вызвано попаданием грязи и наличие песка в масле.

Замедление движения

Наличие воздуха в цилиндре является основной причиной замедленного действия, особенно при установке нового цилиндра. Весь попавший в цилиндр воздух должен быть стравлен.

Спускание цилиндра

Если цилиндр спускает при остановке, проверьте на внутреннюю течь. Другими причинами неисправности могут быть неисправный распределительный клапан или поломка предохранительного клапана.

Неровности или ржавчина штока цилиндра

Незащищённый шток цилиндра может быть повреждён ударом о твёрдый предмет. Если гладкая поверхность штока повреждена, уплотнения штока могут быть разрушены. Неровности на штоке могут быть исправлены специальным средством. Другая проблема – ржавчина на штоке. При хранении цилиндра, втяните шток для защиты его от ржавчины.

Востребованные направления развития гидравлики

Производители с мировым именем — такие, как корпорация Eaton — изобретают и тестируют все новые устройства и материалы, ранее не применявшиеся в производстве. Среди ключевых трендов, наметившихся еще в начале второго десятилетия двухтысячных годов, эксперты называют:

  • Разработку гидравлических узлов для промышленных, строительных и научных роботов. Им нужны «мускулы», позволяющие выполнять самые тяжелые работы и повышать уровень грузоподъемности.
  • Создание чипов, имитирующих действие природных «насосов» — деревьев. Подобные мини-роботы нужны в медицине (в особенности, в хирургии), а также в наукоемком производстве.

Интеграция гидравлики и пневматического управления. Ключевая сфера применения подобных разработок — авиация. С совершенствованием технологий самолетостроения должны развиваться и гидравлические.

Устройство и принцип работы гидропривода

Структурно гидропривод состоит из насоса (-ов), контрольно-регулирующей и распределительной аппаратуры, гидродвигателя (-лей), рабочей жидкости, емкости (бака) для ее содержания и средств (фильтров и охладителей), сохраняющих ее качества, а также соединительной и герметизирующей арматуры.

На рис. 2.1. изображена схема изучаемого объемного гидропривода состоящего из насоса 1, предохранительного клапана 2, распределителей 3 и 4, гидравлических двигателей – гидромотора 5 и гидроцилиндра 6, замедлительного устройства 7 опускания груза 8, бака и установленного в сливную гидролинию фильтра 9 сблокированного клапаном 10.

Рис. 2.1 Схема изучаемого гидропривода.

Насос 1 предназначен для преобразования механического энергетического потока, поступающего от первичного энергетического источника 11 (электрического или топливного двигателя) в гидравлический энергетический поток, т.е. в поток рабочей жидкости под давлением, который в зависимости от положений (позиций) затворов распределителей 3, 4 может направляться непосредственно (холостой режим) или через один или оба вместе гидравлические двигатели 5, 6 (рабочий режим) в бак. При этом величина давления на выходе из насоса зависит от совокупности сопротивлений, встречаемых потоком рабочей жидкости на пути от насоса до бака. В тех случаях, когда распределители 3, 4 находятся в позициях «А» (см. рис. 2.1), поток рабочей жидкости от насоса 1 проходит в бак через упомянутые распределители, гидролинии и фильтр 9 (холостой режим). Величина давления на выходе из насоса составляет:

,

где – величины давлений необходимых для преодоления потоком рабочей жидкости сопротивлений, соответственно, участков гиролиний, распределителей и фильтра.

В тех случаях, когда по команде извне один или оба распределители 3, 4 переводятся в любое положение «Б» или «В», в работу включается (-ются), соответственно, один или оба гидродвигатели. Направление движения гидродвигателей зависит от положения «Б» и «В» их распределителей. Когда в работу включен только один гидродвигатель, например гидромотор 5, рабочее давление на выходе из насоса составит:

,

где – потери давления на преодоление сопротивления распределителя 3, 4

– потери давления на привод гидромотора 5, зависящие от преодолеваемой нагрузки на его валу.

В том случае, когда в работу одновременно включены гидромотор 5 и гидроцилиндр 6, то их совместная работа возможна только при одинаковых потребных давлениях. Если у одного из них потребное давление ниже, чем у другого, то их совместная работа невозможна, так как поток жидкости в основном будет уходить в сторону меньшего сопротивления и нарушать нормальную работу гидропривода в целом.

Если в гидроприводе потребное давление превышает допустимое, срабатывает предохранительный клапан 2 и отводит через себя поток рабочей жидкости от насоса 1 в бак (режим перегрузки), обеспечивающий этим ограничение давления в гидроприводе и защиту его элементов от разрушения.

Для обеспечения плавности опускаемых грузов (рабочих органов) в гидроприводах используются замедлительные устройства (см. рис. 2.1, поз 7), обычно состоящие из обратного клапана и дросселя. При подъеме груза (рабочего органа) рабочая жидкость в цилиндр поступает через обратный клапан и дроссель. При опускании груза жидкость из полости цилиндра уходит в бак только через дроссель, который оказывает ей сопротивление, величина которого зависит от величины ее потока и этим обеспечивает плавность его опускания. При этом противоположная полость гидроцилиндра заполняется жидкостью подаваемой насосом. В случае избыточного количества подаваемой насосом жидкости ее часть будет отводиться на слив через предохранительный клапан 2.

Для визуального контроля давления в гидроприводе предназначен манометр 12. Для обеспечения очистки рабочей жидкости от твердых загрязнителей (абразивов, продуктов изнашивания), в гидроприводах используют различного конструктивного исполнения фильтры.

Пластинчатые

В этих гидромашинах пластины, размещенные на роторе, выполняют основную работу. Специальные пружины усиливают их прижим к неподвижному корпусу. Соседние элементы становятся ограничителями объемной камеры, в ней рабочая среда при вращении ротора попадает из полости подачи к полости нагнетания. Присутствие двух и более областей всасывания и стольких же зон входа в систему свойственно конструкциям двукратного или многократного действия.

Достоинства пластинчатых насосов:

  1. Пониженная пульсация.
  2. Снижение рабочего шума.
  3. Пониженные требования к засоренности перемещаемой среды.
  4. Регулируемый рабочий объем.

Минусы:

  1. Подшипники ротора сильно нагружены.
  2. Низкое давление.
  3. Сложность при уплотнении пластин на торцах.
  4. Низкая ремонтопригодность.

История развития гидропривода

Гидравлические технические устройства известны с глубокой древности. Например, насосы для тушения пожаров существовали ещё во времена Древней Греции.

Однако, как целостная система, включающая в себя и насос, и гидродвигатель, и устройства распределения жидкости, гидропривод стал развиваться в последние 200—250 лет.

Одним из первых устройств, ставших прообразом гидропривода, является гидравлический пресс. В 1795 году патент на такое устройство получил Джозеф Брама (англ. Joseph Bramah), которому помогал Генри Модели, и в 1797 году первый в истории гидравлический пресс был построен.

В конце XVIII века появились первые грузоподъёмные устройства с гидравлическим приводом, в которых рабочей жидкостью служила вода. Первый подъёмный кран с гидравлическим приводом был введён в эксплуатацию в Англии в 1846—1847 годах, и со второй половины XIX века гидропривод находит широкое применение в грузо-подъёмных машинах.

Создание первых гидродинамических передач связано с развитием в конце XIX века судостроения. В то время в морском флоте стали применять быстроходные паровые машины. Однако, из-за кавитации, повысить число оборотов гребных винтов не удавалось. Это потребовало применения дополнительных механизмов. Поскольку технологии в то время не позволяли изготавливать высокооборотистые шестерённые передачи, то потребовалось создание принципиально новых передач. Первым таким устройством с относительно высоким КПД явился изобретённый немецким профессором Г. Фётингером гидравлический трансформатор (патент 1902 года), представлявший собой объединённые в одном корпусе насос, турбину и неподвижный реактор. Однако первая применённая на практике конструкция гидродинамической передачи была создана в 1908 году, и имела КПД около 83 %. Позднее гидродинамические передачи нашли применение в автомобилях. Они повышали плавность трогания с места. В 1930 году Гарольд Синклер (англ. Harold Sinclair), работая в компании Даймлер, разработал для автобусов трансмиссию, включающую гидромуфту и планетарную передачу. В 1930-х годах производились первые дизельные локомотивы, использовавшие гидромуфты.

В СССР первая гидравлическая муфта была создана в 1929 году.

В 1882 году компания Армстронг Уитворс представила экскаватор, в котором впервые ковш имел гидравлический привод. Один из первых гидрофицированных экскаваторов был произведён французской компанией Poclain в 1951 году. Однако эта машина не могла поворачивать башню на 360 градусов. Первый полноповоротный экскаватор с гидроприводом был представлен этой же фирмой в 1960-м году. В начале 1970-х годов гидрофицированные экскаваторы, обладавшие большей производительностью и простотой управления, в основном, вытеснили с рынка своих предшественников — экскаваторы на канатной тяге.

Первый патент, связанный с гидравлическим усилением, был получен Фредериком Ланчестером в Великобритании в 1902 году. Его изобретение представляло собой «усилительный механизм, приводимый посредством гидравлической энергии». В 1926 году инженер подразделения грузовиков компании Пирс Эрроу (англ. Pierce Arrow) продемонстрировал в компании «Дженерал моторс» гидроусилитель руля с хорошими характеристиками, однако автопроизводитель посчитал, что эти устройства будут слишком дорогими, чтобы выпускать их на рынок. Первый предназначенный для коммерческого использования гидроусилитель руля был создан компанией Крайслер в 1951 году, и сейчас большинство новых автомобилей укомплектовывается подобными устройствами.

Фирма Хонда после представления гидростатической трансмиссии в 2001 году для своей модели мотовездехода FourTrax Rubicon, анонсировала в 2005-м году мотоцикл Honda DN-01 с гидростатической трансмиссией, включающей насос и гидромотор. Модель начала продаваться на рынке в 2008 году. Это была первая модель транспортного средства для автодорог, в котором использовалась гидростатическая трансмиссия.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий