Что такое гидравлический насос, какие бывают типы и принцип работы

С чего начать?

• возможность с самого начала настроить все основные рабочие процессы (управление, торможение и другое) под себя;
• увеличение количества навесного оборудования и рациональное распределение креплений;
• увеличение прочности конструкции.

Прежде чем приступить к поиску, закупке и сборке необходимых запчастей, следует разобраться, как сделать гидравлику и тщательно проработать схему. В зависимости от опыта и возможностей, можно собрать механизм «с нуля» (включая гидрораспределитель) или же закупить отдельные узлы, сэкономив при этом деньги. Стандартная гидравлика на трактор состоит из следующих элементов:

• гидрораспределитель;
• гидронасос;
• гидромотор;
• двигатель;
• гидробак;
• шланги и поршни.

Кроме того, можно защитить систему от быстрого износа и загрязнения путем установки дополнительных фильтров, измерителей давлений и т.п.

Виды и типы гидравлических двигателей

• Двигатели с гидроприводом используются в системах с цилиндрами, насосами, клапанами и другими компонентами.
•  представляют собой передовую и высокоэффективную систему привода конвейера, в которой двигатель, трансмиссия и подшипники полностью заключены в корпус барабана.
• Двигатели гидравлических насосов используются в системах с цилиндрами, насосами, клапанами и другими компонентами.
•  , разновидность орбитальных гидравлических двигателей, имеют ролики, которые имеют гидродинамическую опору для минимизации трения, что обеспечивает максимальную долговечность и высокую производительность при высоком давлении.
•  , разновидность орбитальных гидравлических двигателей, особенно подходят для длительных рабочих циклов при среднем давлении. Роторные двигатели приводятся в действие лопастями, которые закреплены и установлены непосредственно на статоре.

Основные неисправности

Основными причинами возникновения неисправностей является несоблюдение правил эксплуатации оборудованием, несвоевременное или некачественное техобслуживание, использование рабочей жидкости масла, комплектующих, неподходящих к используемой модели, неправильная настройка гидронасоса.

В результате могут возникнуть ряд следующих неисправностей.

1. Нестабильность при работе

Причины:

• Износ, повреждение седла или штифтов седла подшипника;
• Образование зазора в механизме управления;
• Загрязнение канала между золотником управления и поршнем;
• Задиры поверхности поршня или золотника, препятствующие плавному передвижению механизма;
• Поломка элементов компенсатора давления;
• Повышенное сопротивление компенсатора давления;
• Пониженное давление управления.

2. Малый расход насоса

Причины:

• Задиры цилиндра и поверхностей на тарелке клапана;
• Износ шлиц приводного вала, подшипников, поршней или его элементов (башмаков, отверстий блока цилиндра).

3. Возникновение вибраций при низком давлении

Причины:

• Неправильная настройка максимального объема насоса;
• Повреждение пружины золотника или цилиндра управления;
• Задиры на золотнике или в отверстии;
• Проблемы с компенсатором (неправильно выставлен, неисправности элементов в контуре, уровень компенсаторного давление слишком близок к уровню рабочего).

4. Сильные перепады давления

Причины:

• Попадание воздуха в систему;
• Рабочее давление превышало максимальный уровень в течение длительного времени;
• Загрязнение канала между поршнем и золотником, нарушена плавность хода;
• Износ опорных конечностей и седла подшипников;
• Низкое давление на входе в гидравлический насос.

5. Периодический перегрев насоса

Причины:

• Износ опор блока цилиндра или поршней, поверхностей между цилиндрами и распределителем; опоры поршней и блока цилиндров;
• Неисправность предохранительного клапана;
• Слабое охлаждение теплообменника;
• Недостаточный объем бака, низкий уровень жидкости в резервуаре.

6. Повышенный уровень шума при работе гидронасоса

Причины:

• Наличие воздуха при всасывании;
• Износ роторной группы;
• Повышенная вязкость жидкости;
• Неправильное вращение входного вала насоса.

Компания ООО «Велес-Гидравлика» осуществляет ремонт отечественных и импортных гидронасосов любых видов, моделей и серий. В наличии необходимая материально-техническая база – мастерские, склады запчастей, опытный техперсонал. Это позволяет производить техобслуживание гидравлических насосов с максимальной эффективностью в минимальные сроки.

Компоненты гидравлической системы

Основные компоненты

Гидравлическая система состоит из многих частей. Основными деталями являются насос и привод. Насос подаёт масло, преобразуя механическую энергию в энергию давления и кинетическую энергию. Привод является частью системы, которая преобразует гидравлическую энергию обратно в механическую энергию для выполнения работы. Другие детали, кроме насоса и привода, необходимы для полной работы гидравлической системы.

Бак: хранение масла

Клапаны: контроль за направлением и величиной потока или ограничение давления

Линии трубопровода: соединение деталей системы

Давайте посмотрим на две простые гидравлические системы. 

Пример 1, гидравлический домкрат

Что вы видите на рисунке, называется гидравлический домкрат. Когда вы прилагаете усилие к рычагу, ручной насос подаёт масло в цилиндр. Давление этого масла давит на поршень и поднимает груз. Гидравлический домкрат во многом напоминает гидравлический рычаг Паскаля. Здесь добавлен гидравлический бак. Обратный клапан установлен, чтобы держать масло в баке и цилиндре 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.

Пример 2, работа гидравлического цилиндра

1. Во первых, имеется гидравлический бак, заполненный маслом и подсоединённый к насосу.

2. Далее, насос необходим для создания потока, но насос не всасывает масло из бака. Масло попадает в насос под действием силы тяжести.

3. Насос работает и качает масло

Важно понять, что насос перемещает только объём. Объём устанавливает скорость гидравлического действия

Давление создаётся нагрузкой и не создаётся насосом.

4. Шланг от насоса соединён с распределительным клапаном. Масло поступает из насоса к клапану. Работа данного клапана заключается в направлении потока или к цилиндру, или в бак.

5. Следующим шагом является цилиндр, который выполняет фактическую работу. Два шланга от распределительного клапана соединены с цилиндром.

6. Масло из насоса направляется в нижнюю полость поршня через распределительный клапан. Нагрузка вызывает сопротивление потоку, которое в свою очередь создаёт давление.

7. Система выглядит законченной, но это не так. Ещё необходима очень важная деталь. Мы должны знать, как защитить все компоненты от повреждения в случае внезапной перегрузки или другого происшествия. Насос продолжает работать и подавать масло в систему, даже если с системой произошло происшествие. Если насос подаёт масло и нет возможности для выхода масла, давление возрастает до тех пор, пока какая либо деталь не сломается. Мы устанавливаем предохранительный клапан, чтобы предотвратить это. Обычно он закрыт, но когда давление достигает установленной величины, предохранительный клапан открывается и масло течёт в бак.

8. Бак, насос, распределительный клапан, цилиндр, шланги соединения и предохранительный клапан являются основой гидравлической системы. Все эти детали необходимы.

Что это, назначение и принцип работы устройства

Один из классов машин – гидравлический насос – является оборудованием по преобразованию механической энергии (вращения и крутящего момента приводного электрического двигателя; перемещения поршня при нажиме и поднятия рычага в ручной конструкции) в гидравлическую энергию жидкости (образование давления; подача или ход рабочего органа, например, штока гидроцилиндра).

Классификация и деление насосов на виды не влияет на общий принцип действия механизмов – вытеснение рабочей среды.

Работающий аппарат перемещает жидкость из полости всасывания (входной) в полость нагнетания (выходную) через изолированные камеры.

Выходящая из корпуса механизма жидкость имеет повышенное давление, обусловливающее ее перемещение по трубопроводу. Так как полости не соединены напрямую, устройства имеют идеальную адаптацию для работы в системах гидравлики с высоким давлением. Жидкость на выходе передает энергию поршню, перемещая его, или циркулирует в замкнутом контуре.

Гидравлические насосы высокого давления – обязательные элементы гидравлического привода, поэтому востребованы повсеместно. Основные области применения:

• Машиностроение, нефтепереработка, транспорт, сельское хозяйство, другие производственные и перерабатывающие отрасли.
• Оснащение мобильных моек, мастерских, предприятий коммунального хозяйства, строительных площадок.
• Системы чистки автомобилей, пожаротушения, подавления пыли, очистки труб, мытья улиц.
• Помпа – инженерная, погружная.

Как работает гидравлика?

Гидравлическая система – это сложный комплекс встроенных механизмов, предназначенных для получения и трансформации энергии ДВС с ее дальнейшей передачей на рабочие органы спецтехники. Гидросистема дает оператору трактора возможность управлять прицепными и навесными сельхозорудиями, а также регулировать их работу: изменять подъем каркаса, корректировать подходящую глубину колеи.

Принцип работы гидравлики на тракторе основывается на непрерывной циркуляции жидкости – именно она отвечает за преобразование создаваемой мотором энергии в силу, необходимую для стабильной работы установленного оборудования. Как в старых, так и в современных тракторах роль этой жидкости играет гидравлическое масло.

Конструктивно гидравлика на тракторе состоит из таких узлов:

• масляный резервуар;
• фильтр, защищающий систему от попадания в нее посторонних компонентов. Таким образом, фильтрующий элемент предотвращает ускоренный износ всей системы;
• система труб, по которым под давлением непрерывно циркулирует масло;
• помпа, оборудованная приводом и встроенным механизмом включения. В сборе этот узел призван создавать в гидравлике трактора давление, которое необходимо для движения масла и работы навесного оборудования;
• распределитель – функция этого узла заключается в направлении рабочей жидкости к встроенному конечному механизму, роль которого играет силовой цилиндр или гидравлический двигатель используемого прицепного орудия. Распределитель постоянно контролирует работу всей гидравлики и при необходимости переключает ее в режим работы на холостом ходу. В случае появления повышенной нагрузки на систему, распределитель снижает давление внутри нее, тем самым не давая системе перегреваться;
• цилиндр – это конечный узел, который принимает масло от распределителя. Именно цилиндр отвечает за опускание и подъем используемого навесного орудия;
• двигатель – подсоединяется к колесам.

Кроме того, в устройство гидравлики входят клапана, запорные муфты, отводы и охладители.

Это интересно: Лучшие минитрактора от китайского производителя Фотон (Foton)

Гидравлический привод тормозов

Гидравлические приводы тормозных механизмов появились несколько позже, чем механические приводы, примерно в 1910 – 1915 г.г. В массовом автомобилестроении гидравлический привод тормозов применяется с 1924 года благодаря разработкам инженеров американской автомобилестроительной компании «Крайслер» (Chrysler Group LLC). В своей работе такие приводы используют гидростатические законы, передавая энергию жидкости под давлением. Принцип действия гидростатического привода основан на свойстве жидкости сохранять свой объем при внешнем давлении (ничтожно малая сжимаемость), а также способности передавать создаваемое в любой точке давление одинаково всем точкам замкнутого объема жидкости (закон Паскаля).

Гидравлический привод широко применяется в качестве привода рабочей тормозной системы легковых автомобилей, грузовых автомобилей малой и средней грузоподъемности, а также автобусов малой вместимости.

***

Достоинства и недостатки гидропривода тормозов

Гидравлический привод тормозных механизмов имеет ряд существенных преимуществ перед другими типами привода:

• одновременность торможения всех колес (в принципе) и требуемое распределение тормозных сил между отдельными колесами (дифференцирование тормозных усилий);
• высокий КПД – 0,9 и выше при нормальной температуре охлаждающей жидкости (для сравнения – КПД механического привода редко превышает 0,6);
• малое время срабатывания (0,05…0,2 сек). Благодаря этому свойству, обусловленному ничтожно малой сжимаемостью жидкости, гидравлический привод имеет неоспоримое преимущество перед пневматическим приводом, имеющим время срабатывания примерно в десять раз больше;
• относительно малые габариты и масса применяемых в гидроприводе приборов и устройств;
• простота конструкции и удобство компоновки (трубки гидропривода можно проложить как угодно и где угодно в кузове или других элементах конструкции автомобиля – на работоспособность привода это не повлияет).

Не лишены гидравлические приводы тормозов и некоторых существенных недостатков:

• невозможность получения большого передаточного числа привода. Как известно, передаточное число гидростатических систем можно установить соотношением площадей поперечного сечения поршней передающего и принимающего усилие гидроцилиндров (или заменяющих их элементов). Очевидно, что существенное увеличение передаточного числа привода для повышения тормозного усилия приводит к значительному увеличению хода управляющего органа (тормозной педали или рычага);
• выход из строя при местном повреждении какого-либо из элементов конструкции (трубки, штуцера и т. п.), т. е. относительно низкая надежность привода. Для устранения этого недостатка применяют многоконтурные приводы;
• невозможность продолжительного и опасность чрезмерно интенсивного торможения. Продолжительное торможение может вызвать перегрев, и даже закипание тормозной жидкости из-за нагрева элементов конструкции тормозных механизмов (колодок, барабанов и т. п.). Интенсивное торможение с чрезмерным усилием может привести к повреждению уплотнительных элементов, что, в свою очередь, приведет к разгерметизации привода и потере его работоспособности;
• высокая чувствительность к попаданию воздуха в привод, резко снижающая его работоспособность (и даже приводящая к полному отказу) при завоздушивании системы;
• зависимость КПД привода от температуры тормозной жидкости (при низких температурах эффективность работы гидравлического привода резко снижается из-за повышения вязкости жидкости);
• использование в качестве рабочего тела специальных жидкостей, способных нанести вред окружающей среде, животным и человеку при попадании на почву и во внешнюю среду.

***

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.

Гидравлическая система: преимущества и недостатки

Применение гидравлических систем

Основные сферы применения гидросистем:

• промышленность, часто гидравлика является важным элементом металлорежущих станков, гидрооборудования, предназначенного для транспортировки продукции, ее погрузки/разгрузки и т.д.;
• судостроение, гидравлика в данном случае применяете в рулевом управлении судна, а также при перемещении корабля на судоремонтном и судостроительном предприятии;
• сельское хозяйство, именно через механизмы гидравлики происходит управление навесное оборудованием тракторов, комбайнеров и другой техники;
• авиакосмическая отрасль, независимые или объединенные с пневматикой системы, применяются в шасси и управляющих устройствах;
• строительная отрасль, вся спецтехника оснащена гидрофицированными узлами.

Преимущества и недостатки гидравлических систем

К преимущества гидросистем относится:

1. Возможность перемещать и поднимать грузы/объекты больших габаритов и веса;
2. Точное позиционирование и неограниченный диапазон скорости;
3. Синхронность и плавность работы всей гидравлической системы;
4. Повышенная надежность и долгий срок службы;
5. Экономичность в работе и малогабаритные размеры.

Помимо достоинств, у гидравлических системы имеется несколько недостатков. А именно:

1. Риск возгорания при работе. Большинство жидкостей в гидравлике – являются горючими;
2. Гидросистемы и оборудование чувствительны к загрязнениям (распределители, быстро-разъемные соединения);
3. Возможность протечек гидравлической жидкости. Необходимость регулярного сервисного обслуживания.

Расчет гидравлической системы

При разработке и проектировании систем применяются множество различных факторов. Приведем основные примеры таких факторов как: кинетический коэффициент вязкости жидкости, ее плотность, длина трубопроводов, диаметр штока гидроцилиндра и многие другое.

Для проведения быстрого расчета гидросистемы нами применяются определения:

• характеристика насоса;
• величина штоков;
• рабочее давление (низкое, среднее, высокое или сверхвысокое);
• характеристика гидравлических магистралей и всей системы в целом.

Виды гидравлических систем

Подразделяются гидросистемы на два типа: открытого и закрытого типа. Открытую конструкцию имеют обычно устройства малой и средней мощности. В более сложных системах закрытого типа вместо цилиндра используется гидродвигатель. Жидкость поступает в него из насоса, а затем снова возвращается в магистраль.

Масло для гидравлики трактора

Масло для гидравлической системы трактора очень важно, поскольку оно препятствует образованию коррозии на важных деталях, обеспечивает надежную и бесперебойную работу механизма в условиях повышенной пыли и влаги. Основные причины поломки гидравлической системы связаны именно с ним – его несвоевременная замена и низкое качество приводят к быстрому износу деталей и выходу из строя всей гидравлической системы, заклиниванию механизмов

Основные причины поломки гидравлической системы связаны именно с ним – его несвоевременная замена и низкое качество приводят к быстрому износу деталей и выходу из строя всей гидравлической системы, заклиниванию механизмов.

Время от времени стоит обращать внимание на визуальное состояние жидкости – из-за механических повреждений узлов может начать пениться масло в гидравлике трактора. В подобной ситуации следует немедленно провести технический осмотр всей гидросистемы трактора и заменить смазку на новую

Для оптимального подбора гидравлического масла для Вашего трактора следует учитывать такие факторы и нюансы:

• в первую очередь прочтите инструкцию по эксплуатации, убедитесь в технических характеристиках Вашего агрегата;
• если инструкция утеряна и Вы не можете свериться с ней – попробуйте подобрать смазку самостоятельно, учитывая условия пользования и проконсультировавшись со специалистом;
• для сложных или экстремальных условий эксплуатации подбирайте масло с дополнительными очистительными добавками;
• уровень вязкости также должен быть подобран в соответствии с условиями эксплуатации. Чем больше температура окружающей среды и мощность трактора – тем больше должен быть показатель уровня вязкости. Средние значение вязкости обычно равно 46 и 32.

Кроме уровня вязкости по международной классификации ISO по эксплуатационным свойствам масла делятся на такие

• НН – нефтяное масло без дополнительных добавок и присадок. Рассчитано на технику с поршневыми и шестеренчатыми насосами, максимальное давление – 15 мПа, температура – не больше 80°С;
• HL – имеют в своем составе специальные добавки против окисления и коррозии металлических частей гидросистемы. Подойдут для средних по мощности агрегатов, максимальная температура – 25 мПа, температура – 80°С;
• HM – для более мощных и производительных агрегатов. Отличается высоким уровнем очистки и наличием добавок, продлевающих срок службы. Максимальное давление – 25 мПа, температура − 80°С.

Наиболее популярные в наших широтах марки масел для гидравлической системы тракторов – МГЕ-46В и МГ-8А. МГЕ-46В подходит для температур от −10 до +80°С, сохраняет свои свойства при давлении до 42 мПа. МГ-8А в своем составе содержит антикоррозийные и другие присадки, значительно продлевает срок службы деталей.

Неисправности гидравлической системы трактора

Гидравлика сельхозтехники – сложный механизм, в котором от исправности каждого узла зависит его стабильная работа. Самой уязвимой частью считается навеска, которая в определенный момент перестает подниматься и опускаться. Чаще всего это связано с проблемой поступления масла либо с его низкой температурой. Еще одна причина выхода из строя навески – зависание перезапускного клапана. В этом случае деталь перебирают и промывают.

Если наблюдаются сбои в поднятии и опускании навески по времени, то проверяют гидроцилиндры. Если присутствует подсос воздуха, то подтягивают крепление. Если происходит утечка масла, меняют детали гидроцилиндра.

Низкая температура масла приводит к блокировке автоматического вращения рукоятки распределителя. Вторичной причиной неисправности может стать нарушение регулировки давления в предохранительном клапане. Если обе причины исключены, следует проверить фильтр золотника распределителя.

Состояние масла влияет на функциональность всего узла. Если его температура слишком высокая, то немедленно следует проверить уровень масла в гидробаке. Если он недостаточный, то температура рабочей жидкости станет расти. К перегреву масла приводит и засорение фильтров. Если масло пенится, то проверяют подсос воздуха в гидроцилиндре.

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.

Г12 – популярная марка одно- и двухпоточных пластинчатых конструкций.