Объёмный гидропривод — расчёт, схема, элементы, принцип действия и основные понятия.

Гідроприводи в залежності від типу використовуваних в них гідромашин поділяються на об’ємні гідроприводи та гідродинамічні передачі. Об’ємний гідропривід — це гідропривід, в якому використовуються об’ємні гідромашини. Принцип дії об’ємного гідроприводу заснований на практичній нестисливості робочої рідини і на її властивість передавати тиск за всіма напрямками у відповідності з законом Паскаля. Розглянемо роботу найпростішого об’ємного гідроприводу, принципова схема якого наведена на рис. 1.

Він складається з двох гідроциліндрів 1 і 2, розташованих вертикально. Нижні порожнини в них заповнені рідиною і з’єднані трубопроводом.
Нехай поршень гідроциліндра 1, що має площу S1, під дією зовнішньої сили F1 переміщається вниз з деякою швидкістю V1 При цьому в рідині створюється тиск P = F1/S1. Якщо знехтувати втратами тиску на рух рідини в трубопроводі, цей тиск передається рідиною за законом Паскаля в гідроциліндр 2 і на його поршні, що має площу S2, створює силу, таку, що долає зовнішнє навантаження
F2 = P*S2.
Вважаючи рідина нестисливої, можна стверджувати, що кількість рідини, вытесняемое поршнем гідроциліндра 1 (витрата Q =V1*S1), надходить по трубопроводу в гідроциліндр 2, поршень якого переміщається зі швидкістю V2=Q/S2, спрямованої вгору (проти зовнішнього навантаження F2). Якщо знехтувати втратами енергії в елементах гідроприводу, то можна стверджувати наступне. Механічна потужність N1 = F1*V1, затрачувана зовнішнім джерелом на переміщення поршня гідроциліндра 1, сприймається рідиною, передається нею по трубопроводу і в гідроциліндрі 2 виконує корисну роботу в одиницю часу проти зовнішньої сили F2 зі швидкістю V2 (реалізується потужність N2 = F2*V2). Цей процес можна представити у вигляді наступного рівняння потужностей:
N1=F1*V1=P*S1*V1=P*Q=P*S2*V2=F2*V2=N2
Таким чином, гідроциліндр 1 у розглянутому випадку працює в режимі насоса, тобто перетворює механічну енергію приводу в енергію потоку робочої рідини, а гідроциліндр 2 здійснює зворотну дію — перетворює енергію потоку рідини в механічну роботу, тобто виконує функцію гідродвигуна. На підставі аналізу роботи цього найпростішого об’ємного гідроприводу, а також беручи до уваги завдання, які необхідно вирішувати з управління гідроприводом та забезпечення його працездатності, можна зробити висновок, що реальний об’ємний гідропривід обов’язково повинен включати в себе такі елементи або групи елементів (число перерахованих нижче елементів у складі гідроприводу не обмежується):
енергопреобразователі — пристрої, що забезпечують перетворення механічної енергії в гідроприводі: гідромашини, гідроакумулятори і гидропреобразователи;
гидросеть — сукупність пристроїв, що забезпечують гідравлічну зв’язок елементів гідроприводу: робоча рідина, гідролінії, сполучна арматура тощо;
кондиціонери робочого середовища — пристрою для підтримки заданих якісних показників стану робочої рідини (чистота, температура і т. п.): фільтри, теплообмінники і т. д.;
гідроапаратів — пристрої для зміни або підтримання заданих значень параметрів потоків (тиску, витрати та ін): гідродроселі, гідроклапани і гідророзподільники.
По виду джерела енергії рідини об’ємні гідроприводи діляться на три типи:
1. Насосний гідропривід — в ньому джерелом енергії рідини є об’ємний насос, що входить до складу гідроприводу. За характером циркуляції робочої рідини насосні гідроприводи поділяють на гідроприводи з розімкнутої циркуляцією рідини (рідина від гідродвигуна надходить в гідробак, з якого всмоктується насосом) і з замкнутою циркуляцією рідини (рідина від гідродвигуна надходить відразу в усмоктувальну гидролинию насоса).
2. Акумуляторний гідропривід — в ньому джерелом енергії рідини є попередньо заряджений гідроакумулятор. Такі гідроприводи використовуються в гідросистемах з короткочасним робочим циклом або з обмеженим числом циклів (наприклад гідропривід рулів ракети).
3. Магістральний гідропривід — в цьому гідроприводі робоча рідина надходить у гідросистему з централізованої гідравлічної магістралі з заданим розташовуваним напором (енергією).
Гідроприводи поділяються також по виду руху вихідної ланки.
Вихідним ланкою гідроприводу вважається вихідна ланка гідродвигуна, що робить корисну роботу. За цією ознакою виділяють такі об’ємні гідроприводи:
поступального руху — в них вихідна ланка здійснює зворотно-поступальний рух;
обертального руху — в них вихідна ланка здійснює обертальний рух;
поворотного руху — в них вихідна ланка здійснює обмежене (до 360°) зворотно-поворотний рух (застосовуються вкрай рідко).
Якщо в гідроприводі є можливість змінювати напрямок руху вихідної ланки, то такий гідропривід називається нерегульованим. Якщо в гідроприводі є можливість змінювати швидкість вихідної ланки як за напрямком, так і за величиною, то такий гідропривід називається регульованим.