Давление в гидравлике (гидростатическое, гидродинамическое) основные понятия и термины в Промснаб СПб

Давление – ключевой элемент в работе гидравлики. Давление масла в гидравлике – это сила, с которой жидкость в закрытой системе приводит в работу отдельные взаимосвязанные механизмы.

Ошибочно считается, что в гидросистеме давление создает насос, выкачивая масло из бака. На самом деле, насос создает поток жидкости, а давление создается нагрузкой – там, где возникает препятствие этому потоку.

От уровня давления зависит эффективность работы всей гидросистемы. Удержать нужный показатель давления — одна из ключевых задач инженеров-гидравликов.

В работе гидравлики рассматривают два вида давления: гидростатическое и гидродинамическое.

Гидростатическое давление — это давление покоящейся жидкости. Оно есть в любой жидкости. В нашем случае гидростатическое давление играет важную роль в работе гидравлических домкратов. Оно удерживает технику в зафиксированном положении для выполнения рабочих операций.

Гидродинамическое давление развивается внутри движущееся жидкости. Оно играет ключевую роль в гидравлической системе, т.к. гидравлическое масло постоянно движется по трубопроводам, попутно активируя работу гидравлических механизмов.

Какое должно быть давление в гидравлике?

Нет универсального ответа на этот вопрос. Для каждой машины и оборудования необходимо поддерживать свой уровень давления. Например, для МТЗ 80 необходимо рабочее давление 16 Мпа, а максимальное рабочее давление – 20 Мпа. А в гидравлике экскаватора средней мощности давление может быть на уровне 30 Мпа. Чтобы давление не превышало максимальное значение, систему оснащают предохранительными клапанами. Когда давление превышает максимальное значение, они сбрасывают излишки давления.

Как проверить давление в гидравлике?

Чтобы узнать уровень давления в гидравлике используют приборы и датчики измерения давления. Вам понадобятся манометры, микрошланги для подключения манометра, а также точки контроля. К ним подключается шланг с манометром. Данные инструменты актуальны для тех, кто тщательно следит за состоянием гидравлической системы, чтобы избежать поломок оборудования.

Какие проблемы возникают при неправильной настройки системы?

После того как вы выяснили уровень давления, и оно оказалось выше или ниже необходимого диапазона, необходимо выяснить причину отклонения показателя.

Самые частые причины повышенного давления:

• Неправильная настройка предохранительных клапанов.
• Внезапная остановка потока жидкости в трубопроводе.
• Перегрев системы из-за некачественного масла.
• Закрытое положение перепускного клапана.

Также при низком давлении невозможно выполнить ряд технологических операций, например, подъем навесного оборудования.

Возможные причины пониженного давления:

• Неисправность гидронасоса.
• Отсутствие масла в баке.
• Износ предохранительных клапанов.

К тому же, из-за низкого давления может происходить кавитация насоса. Кавитация – это образование пузырьков в жидкости из-за медленного поступления жидкости в насос и обратно из него. Такие пузыри быстро схлопываются и приводят к микротрещинам на стенках трубопровода. Поэтому важно учитывать любую мелочь в настройке гидросистемы и вовремя отслеживать показатели давления для эффективной и безопасной работы мобильной техники и серьезного промышленного оборудования.

Смотрите также:

• Промышленная гидравлика
• Мобильная гидравлика
• Гидравлическое оборудование
• Принципы работы и виды гидромоторов

4 шага при диагностике проблемы низкого давления в гидросистеме

Большинство отказов гидравлической системы можно классифицировать как проблему давления или проблему расхода. C какой из этих двух проблем вы столкнулись – не сложно.

Вооружившись знаниями, вы можете устранить неполадки в любой гидросистеме, просто исключив те компоненты, которые не могут быть причиной проблемы, и изолировав те, которые могут быть причиной проблемы, а затем проверив этих вероятных “виновников”.

Зачастую, как только возникает проблема с давлением, первым отбракованным компонентом, который заменяется, является гидравлический насос. Но это также часто является и ошибкой. Распространенное заблуждение заключается в том, что давление исходит от насоса, что делает его наиболее вероятным “подозреваемым”. Скорее наоборот, хотя насос и может быть причиной проблемы с давлением, но это не самая вероятная причина. Зачастую что-то иное неисправно в гидросистеме. 

Самый быстрый способ определить истинную причину, защитив гидросистему от дальнейшего повреждения – это использовать следующие четыре главных шага.

Шаг 1. Соберите информацию.

Этот шаг часто пропускается в интересах экономии времени, но он очень важен при устранении неполадок. За короткий промежуток времени можно собрать большой объем информации. Наиболее важной частью входящих данных является гидросхема системы. Используйте ее, чтобы проследить поток через систему и определить, какие из ваших компонентов могут быть причиной проблемы.  

Кроме того, вы должны иметь полную картину о симптомах и сформировать грамотный “анамнез”. 

• Работала ли система нормально, а затем внезапно потеряла давление, или это происходило постепенно? 
• Сопровождалось ли это шумами или повышением температуры? Если да, то что в системе является первопричиной шумов или перегрева?

Шаг 2. Изолируйте насосную станцию.

Хорошо спроектированная система предполагает, как правило, возможность изолировать насосную станцию от остальной части машины. Обычно используется ручной клапан (вентиль или дроссель), но может и потребоваться подключиться в линию. В примере гидросхемы выше между предохранительным клапаном системы и направляющим клапаном (распределителем) расположен вентиль. Закройте его и посмотрите, что изменится (если вообще что-нибудь изменится). Это может сократить время устранения неполадок вдвое. Например, когда ручной клапан закрыт, давление растет и предохранительный клапан начинает срабатывать излишки давления, становится ясно, что маслостанция работает нормально, и проблема где-то “ниже по течению”.  И наоборот, если ничего не меняется при закрытом вентиле, очевидно, проблема заключается в гидроагрегате.

Шаг 3. Произведите простейшие тесты.

После того, как вы проследили поток на гидросхеме, определили все компоненты, которые могут вызывать проблему низкого давления, и проверили насосную станцию отключением ее от гидросистемы, приступайте к тестам. Составьте перечень компонентов для проведения тестов в порядке – от самого простого к самому сложному, и произведите самые простые проверки в первую очередь. Зачастую, мгновенный переход к худшему сценарию – является ошибкой, так как тратятся часы и большие суммы денег на замену очень дорогих компонентов только для того, чтобы понять, что они не были причиной проблемы низкого давления в гидросистеме.

Нередки случаи, когда мастера-диагносты предполагают, что столкнулись с отказом дорогостоящего компонента системы, но в конечном итоге обнаруживают, что проблема заключалась в заклинившем обратном клапане, дросселе, который был оставлен открытым, перегоревшем предохранителе или какой-то другой простой вещи, которую они пропустили в очередности проверки системы.

В продолжение предыдущего примера предположим, что при отключении насосной станции от системы не наблюдалось никакого изменения давления, что указывает на неисправность одного из компонентов насосной станции. В данной гидросистеме имеется всасывающий фильтр, насос и предохранительный клапан. Любой из этих компонентов может привести к потере давления. Прислушайтесь, имеется ли воющий (скулящий) звук? Если да, то, возможно, насос кавитирует. Наиболее распространенной причиной кавитации является закупорка (загрязнение) всасывающего фильтра. Всасывающий фильтр обычно находится внутри бака, ниже уровня масла – вне поля зрения. Его не проверяют и не чистят так регулярно, как следовало бы.

Естественно, насос не может подать больше масла, чем он может принять, что может привести к снижению расхода. Иногда поток может быть резко снижен. Это происходит постепенно по мере увеличения шума, соответствующего снижению подачи. Но также это может произойти внезапно, если большое количество загрязнений перемешивается турбулентностью в масляном баке.  Требуется несколько минут на проверку и осмотр фильтроэлемента. В случае если фильтр не представляется возможным демонтировать, его можно очистить сжатым воздухом.

Если ноющего шума нет, проверьте предохранительный клапан. Для закрытой гидросистемы отрегулируйте его. Если предохранительный клапан не подвергается настройке, скорее всего, его заклинило в открытом положении. Необходимо сбросить остаточное давление, заглушить систему и демонтировать предохранительный клапан. Ищите в клапане мусор, погнутые или сломанные пружины, чрезмерный износ или что-нибудь, что может помешать ему правильно отрабатывать. Обратите особое внимание на полости и проходы.

В практическом случае на объекте предохранительный клапан был демонтирован и проверен – в одном из трех проходов застрял кусочек мусора размером с песчинку. Отверстие было очищено, клапан собран и смонтирован – давление вернулось к норме.

Последняя причина низкого давления – это насос.  В приведенной на гидросхеме системе используется насос с фиксированным рабочим объемом. Лучший способ протестировать гидронасос – через предохранительный клапан системы. Установите расходомер в линию “предохранительный клапан – бак” (как показано на схеме выше). Иногда это невозможно из-за конфигурации машины: предохранительный клапан может быть смонтирован непосредственно на резервуар или установлен в коллектор или распределитель. В этом случае установите расходомер в напорную магистраль насоса.

Если ручной клапан (вентиль) закрыт, то вы знаете, что поток от насоса имеет только один путь через предохранительный клапан обратно в бак. Поверните регулировку предохранительного клапана против часовой стрелки до значения очень низкого давления. Некоторые предохранительные клапаны не имеют упора на их регулировке, поэтому настроечный винт может выкрутиться полностью, тогда отрегулируйте клапан против часовой стрелки до тех пор, пока не почувствуется сопротивление пружины.

Когда система в работе, поток насоса должен сбрасываться через предохранительный клапан при очень низком давлении. Поскольку нет никакого сопротивления потоку насоса, он будет доставлять весь или почти весь свой поток. Постепенно увеличивайте давление настройкой клапана сброса. Если насос поддерживает подачу при настройке предохранительного клапана на значении рабочего давления в системе – насос исправен. Если же поток снижается по мере увеличения давления – насос следует заменить.

В случае, когда все компоненты насосной станции проверены и исправны, проблема ищется “ниже по течению” – в самой системе. Перепускание потока через распределитель или через цилиндр вызывает потерю давления. В большинстве систем, распределительный клапан является более легким компонентом для проверки. Во-первых, проверьте, не перегорели ли соленоиды? В системе не будет давления, пока один из соленоидов не будет запитан.

Хороший способ проверить распределитель на перепускание – это снять трубопроводы или РВД с распределителя, перекрыть его портовые линии “А” и “В” и присоединить ручной насос с манометром к портовой линии “Р”.  Полость “Т” можно пустить в канистру или другую емкость, чтобы вы могли наблюдать за маслом, которое обходит распределитель и сливается в дренаж.

В данном случае обратите внимание на положение центра тандема. Вы можете протестировать распределитель только тогда, когда он находится в положениях “А” и “В”. Вручную переместите клапан в положение “А”, удерживая его смещенным во время работы ручного насоса. Поднимите давление почти до рабочего давления в системе и проследите, держится ли оно на таком значении. Попробуйте проделать то же самое с клапаном, сдвинутым в положение “В”. Давление должно поддерживаться не менее одной минуты без перепускания в резервуар. Если давление падает очень быстро, то клапан неисправен и должен быть заменен.

Если клапан исправен, необходимо проверить гидроцилиндр. Снимите любую нагрузку с цилиндра. Это может потребовать отсоединения штока от всего, что он перемещает, и может занять много времени, что является основной причиной того, что тестирование цилиндра должно производиться в последнюю очередь.  Полностью выдвиньте шток цилиндра, затем выключите систему и сбросьте давление, оставив цилиндр в выдвинутом положении. Установите расходомер в линию со стороны штоковой полости (как показано на схеме выше). Включите систему и подайте давление в поршневую полость цилиндра. На расходомере не должно быть показаний расхода и вы не должны видеть движения РГЖ в визуальном индикаторе датчика расхода, что будет означать отсутствие перетечек внутри гидроцилиндра.

Шаг 4. Принимайте правильные решения.

Используйте логическую последовательность устранения неполадок. Зачастую мастерами применяется “картечный” метод простой замены деталей и компонентов гидросистемы до тех пор, пока проблема не исчезнет. Это расточительно не только в части затрат, но и простоев оборудования. Не бракуйте компонент гидросистемы, если у вас нет явных оснований считать его нерабочим. 

Каждый раз, когда что-то демонтируется из системы – линии и полости открываются для воздушных загрязнений.  Загрязняющие инородные частицы слишком малы, чтобы их можно было увидеть, и могут нанести серьезный ущерб. 

В то время как вы можете решить проблему сегодня, вы также можете и создать больше проблем в перспективе.

Использование давления гидравлической жидкости для создания силы

Использование давления гидравлической жидкости для создания силы

22 мая 2016 г.

Гидравлическая энергия представляет собой одну из самых простых и наиболее мощных форм создания значительной силы в ограниченном пространстве, используя давление гидравлической жидкости для создания силы. С первых изобретений гидравлических домкратов низкого давления и тяжелых гидравлических домкратов и до новейших современных гидравлических систем высокого давления гидравлическая энергия остается широко используемым и широко уважаемым помощником в стремлении человечества к еще большей мощности и знаниям.

Закон Паскаля гласит, что давление, приложенное в любой точке к подтвержденной жидкости, передается без уменьшения во всех направлениях внутри жидкости. Это означает, что при использовании гидравлического давления в качестве среды небольшая сила может быть преобразована в заметное кратное самой себе.
Фактическое давление жидкости играет очень важную роль в этом «умножении силы», и в этом контексте важно помнить две особенности гидравлического давления:
1.   Гидравлическое давление измеряется как сила на единицу площади, т.е. Бар (кг/см2) или PSI (фунты на квадратный дюйм).

2.    Гидравлическое давление в любой точке внутри жидкости одинаково во всех направлениях, при условии, конечно, что жидкость статична.

Принятый международный стандарт максимального рабочего давления в отрасли гидравлических инструментов высокого давления составляет 700 бар (10 000 фунтов на квадратный дюйм), и большинство продуктов, предлагаемых Hi-Force, соответствуют этому стандарту. Таким образом, цилиндр грузоподъемностью 10 тонн от Hi-Force, такой как цилиндр одностороннего действия малой высоты HLS101, имеет грузоподъемность 10 тонн при максимальном рабочем давлении 700 бар (10 000) фунтов на квадратный дюйм.
Критерием установления максимальной выходной силы гидравлического цилиндра при давлении 700 бар является размер эффективной площади отверстия цилиндра, т. е. площади, на которую воздействует гидравлическая жидкость при давлении 700 бар. Благодаря этим простым критериям возможно производство цилиндров в диапазоне Hi-Force грузоподъемностью от 4,5 тонн до более чем 1000 тонн.
Гидравлическое давление создается гидравлическим насосом, который нагнетает гидравлическую жидкость в отверстие цилиндра через гибкие гидравлические шланги, подсоединенные к быстроразъемному входному патрубку цилиндра.
Насосы с ручным управлением представляют собой простейшую форму насосов и состоят из насосного поршня, выпускного клапана, а также всасывающего и нагнетательного обратных клапанов. Насос приводится в действие путем закрытия клапана, а затем подъема и опускания рукоятки для перекачки жидкости из резервуара в выпускное соединение насоса. Это действие создает неуклонно увеличивающееся давление жидкости, создаваемое направленным вниз рычагом рукоятки насоса в сочетании с открытием и закрытием всасывающего и нагнетательного клапанов. Силовые насосы заменяют ручные рычаги движущей силой вращения, то есть двигателем с приводом от электрического, пневматического или бензинового двигателя.
Когда гидравлическая жидкость попадает в отверстие цилиндра, она заставляет поршень цилиндра двигаться вверх. Любое сопротивление движению поршня вверх, т.е. нагрузки, приведет к увеличению давления жидкости, поскольку оператор продолжает нажимать на рычаг насоса вверх и вниз. Давление жидкости будет продолжать увеличиваться либо до тех пор, пока поршень не преодолеет сопротивление (нагрузку), либо не двинется вверх до тех пор, пока не достигнет конца расчетной длины хода, либо давление жидкости не достигнет конца расчетной длины хода, либо давление жидкости не достигнет максимально допустимого давление 700 бар и срабатывает предохранительный клапан насоса, предотвращающий превышение давления выше 700 бар.

О давлении и расходе: работа с гидравлическими системами

Всякий раз, когда вы имеете дело с гидравлической системой, вас всегда спрашивают: « Какое давление и скорость потока в вашей системе? » или « Почему давление и расход так важны? »

Для нашего обсуждения давайте поговорим конкретно о компонентах с фиксированным рабочим объемом. В настоящее время в оборудовании используются насосы и двигатели с переменным рабочим объемом, но чтобы облегчить понимание этих концепций, я буду ссылаться на компоненты с постоянным рабочим объемом. Примерами компонентов с постоянным рабочим объемом являются шестеренные насосы, мотор-редукторы и гидравлические цилиндры. Давление и расход являются основными переменными при работе с гидравлическими системами. Давайте посмотрим поближе на скорость потока.

В США мы обычно измеряем расход в галлонах в минуту. В насосной системе с постоянным рабочим объемом скорость потока напрямую связана со скоростью насоса. Чем выше скорость потока, тем быстрее будет двигаться цилиндр или двигатель.

Гидравлические двигатели постоянного рабочего объема требуют фиксированного объема масла, чтобы заставить вал повернуться на 1 оборот. Этот объем относится к рабочему объему двигателя, обычно измеряемому в кубических дюймах (CID) или кубических сантиметрах (CC). Если каждую минуту вы будете подавать на двигатель 100-кратный CID, он будет вращаться со скоростью 100 об/мин. Увеличьте скорость потока, и двигатель будет работать быстрее, замедлите его, и двигатель будет вращаться медленнее.

Из-за различий в единицах измерения (галлоны, дюймы, кубические дюймы и т. д.) у нас есть уравнения, которые помогут с преобразованиями. Например, двигателю с рабочим объемом 3 CID, вращающемуся при 1000 об/мин, требуется 3000 кубических дюймов потока масла каждую минуту (3 × 1000 = 3000). Чтобы перевести это в галлоны, мы делим 3000 кубических дюймов на 231 (кубических дюймов на галлон). 3000/231 = 12,99 галлона в минуту (округлить до 13 галлонов в минуту). Уменьшение размера двигателя увеличит скорость, а увеличение — уменьшит скорость при той же скорости потока.

Последствия для потока

Существуют некоторые последствия для потока для труб и шлангов, которые необходимо учитывать. Масло, протекающее по трубке или шлангу, должно двигаться по проводнику. При движении масло контактирует с внутренней частью проводника, вызывая трение. Чтобы преодолеть трение, нам нужно создать давление, чтобы заставить масло двигаться. Если вы посмотрите на шланг длиной 100 футов и измерите давление на каждом конце, давление на конце ниже по течению будет ниже, чем на конце вверх по течению. Мы называем разницу обратным давлением.

Падение давления из-за обратного давления теряется и в конечном итоге преобразуется в тепло. Давайте посмотрим на простой пример из предыдущего.

Шланг какого размера следует использовать для потока 13 галлонов в минуту из предыдущего примера с двигателем? Существует множество способов оценки диаметра шланга для заданного расхода. Я предпочитаю использовать скорость масла. По мере того, как вы проталкиваете масло через шланг все меньшего и меньшего размера, масло должно течь все быстрее и быстрее, чтобы поддерживать скорость потока. Когда вы заставляете масло двигаться быстрее, противодавление увеличивается из-за увеличения трения.

Для этого примера скорость масла в футах в секунду для стандартных размеров шлангов.

• Шланг ¼ дюйма — 85 футов в секунду
• Шланг 3/8 дюйма — 38 кадров в секунду
• Шланг ½” — 21,24 кадра в секунду
• Шланг 5/8 дюйма — 13,6 кадров в секунду
• Шланг ¾” – 9,5 футов в секунду
• 1-дюймовый шланг — 5,31 кадров в секунду
• Шланг 1-1/4 – 3,40 кадр/с

Есть несколько эмпирических правил для скорости масла

• Рабочие шланги (напорные линии) – 15-20 фт/с
• Обратные шланги — 10 кадров в секунду
• Всасывающие шланги — 4 кадра в секунду

В этом примере я бы рекомендовал шланг 5/8 для рабочих линий и шланг ¾ для обратных линий. Всасывающая линия, питающая насос, должна быть не менее 1-1/4 дюйма. Всасывающие линии увеличены для предотвращения кавитации в насосе.

Для напорной линии, питающей двигатель, я бы использовал шланг 5/8. Если 5/8 недоступны, подойдут ¾” или ½”. Знайте, что шланг ½ будет иметь более высокий перепад давления и будет стоить больше топлива или электроэнергии, чем шланг ¾. Шланг ¾” стоит дороже из-за материалов. То, какое давление у вас есть, также может повлиять на решение. Если вы работаете с номинальным давлением для вашего насоса, шланг большего размера поможет вам немного снизить давление насоса. Там, где у ½ может быть немного более высокое падение давления, использование шланга ¼ дюйма будет иметь чрезвычайно высокое падение давления и может привести к отказу вашей системы.

Работа с цилиндрами

При работе с цилиндрами под скоростью понимается скорость выдвижения или втягивания штока цилиндра. Обычно это выражается в дюймах в минуту (IPM). Скорость, с которой выдвигается шток, зависит от площади поршня, на которую давит масло. Для цилиндра диаметром 3 дюйма площадь составляет 7,07 кубических дюйма. Мы обсудим, как вычислить это через минуту.

В этом примере производительность нашего насоса составляет 1 гал/мин. Мы рассчитываем IPM, вычисляя объем, необходимый для смещения крышки цилиндра. Для этого нам нужно знать ход цилиндра, в данном случае 12”. Кубические дюймы масла, необходимые для смещения цилиндра, составляют 7,07 куб. дюймов * 12 дюймов хода (7,07 * 12) = 84,84 кубических дюймов. Для простоты я предпочитаю конвертировать GPM в кубические дюймы в секунду. (1 гал/мин / 231)/60 = 3,85 куб. дюймов в секунду.

Теперь, если мы разделим 84,84 кубических дюйма на 3,85, мы получим количество секунд, за которое цилиндр выдвинется: 84,84/3,85 = 22 секунды, чтобы выдвинуть цилиндр на 12 дюймов. Теперь мы можем получить скорость в дюймах в секунду. 12/22 = 0,545 дюйма в секунду. Преобразовывая дюймы в секунду в дюймы в минуту, вы умножаете на 60 (0,545 * 60 = 32,7 дюйма в минуту)

Чем больше отверстие цилиндра, тем медленнее он будет расширяться. Если отверстие сделать меньше, цилиндр будет двигаться быстрее при одинаковом расходе. Есть много разных типов цилиндров:

• одностороннего действия
• двустороннего действия
• телескопический
• одностержневой
• двойной стержень
• и так далее…

Формулы применяются по-разному для разных типов цилиндров. Понимание изменений площади имеет решающее значение для правильного прогнозирования скоростей цилиндров.

О гидравлических насосах

Прежде чем обсуждать давление, необходимо понять, что гидравлические насосы не создают давление.

Гидравлические насосы создают поток и выдерживают давление. Давление возникает из-за сопротивления потоку масла. Например, гидравлический цилиндр, который ни к чему не подключен, будет выдвигать и втягивать цилиндр при низком давлении. Давление, измеряемое в насосе, — это то, что требуется для преодоления трения уплотнения цилиндра и противодавления от масла, протекающего через шланги и клапаны.

Гидравлические компоненты должны быть защищены от давления выше расчетного. Очень важно, чтобы в гидравлической системе был способ сброса давления, если оно превысит пределы, на которые рассчитаны компоненты. В простой схеме устройство, которое делает это, обычно представляет собой предохранительный клапан. Он позволяет маслу течь обратно в бак, если превышено максимальное установленное давление. Это сделано для защиты компонентов. Без предохранительного клапана компоненты системы будут пытаться работать при более высоком давлении, что приведет к повреждению или отказу компонента.

С гидравлическими двигателями и давлением мы смотрим на крутящий момент, который может выдержать двигатель. В США крутящий момент обычно измеряется в футо-фунтах (ft/lbs) или дюйм-фунтах (in/lbs). Крутящий момент — это единица измерения силы, действующей на вал. Подумайте о закручивании винта отверткой. По мере того, как винт углубляется в материал, сила, необходимая для поддержания движения, увеличивается. Мы определяем эту силу как крутящий момент. При вращающемся вале двигателя крутящий момент передается на двигатель через вал и увеличивает гидравлическое давление, чтобы двигатель продолжал вращаться. Это сопротивление потоку, которое вызывает увеличение давления. При фиксированном смещении чем выше крутящий момент на валу, тем выше давление, необходимое для поддержания движения. Если крутящий момент на валу постоянный, необходимое гидравлическое давление уменьшится, если объем двигателя увеличится, и наоборот, если двигатель будет меньше, давление возрастет. Как мы видели ранее, число оборотов в минуту также изменяется, если скорость потока постоянна.

Как работают гидравлические цилиндры

Давайте посмотрим, что происходит, когда мы заставляем гидравлический цилиндр выполнять некоторую работу. Нам нужно понять, как размер цилиндра связан с гидравлическим давлением. Работа цилиндра заключается в преобразовании энергии давления в энергию силы. В этом примере нам нужна формула Сила = Площадь * PSI.

Гидравлические цилиндры указаны по их диаметру, поэтому нам нужно рассчитать площадь по диаметру.

Площадь = диаметр * диаметр * 0,7854. (есть и другие формулы, я использую эту)

Например, давайте использовать 3-дюймовый гидравлический цилиндр. Используя формулу для расчета площади, цилиндр имеет площадь 7,07 кубических дюймов. (3x3x0,7854 = площадь 7,07 кубических дюймов)

Допустим, нам нужно поднять 15 000 фунтов с помощью этого 3-дюймового цилиндра, мы можем предсказать системный PSI с помощью приведенных выше формул. Мы знаем силу (15 000 фунтов) и площадь (7,07 у.е./дюйм), используя простую алгебру, мы можем преобразовать формулу силы в PSI = сила / площадь (15 000 / 7,07 = 2 122 фунтов на квадратный дюйм)

Используя 3-дюймовый цилиндр, мне нужно 2122 фунтов на квадратный дюйм. чтобы поднять груз. Давление насоса будет выше из-за трения уплотнения и противодавления в системе. Вероятно, ближе к 2250 фунтов на квадратный дюйм в зависимости от размера шланга и выбранного клапана.

Давайте посмотрим, что произойдет, если мы изменим диаметр цилиндра на 2,5 дюйма.

Площадь цилиндра составляет 4,91 у.е./дюйм (2,5*2,5*0,7854)

Давление, необходимое для подъема груза, составляет 3055 фунтов на квадратный дюйм (15 000#/4,91)

Мы уменьшили площадь и давление для подъема груза вырос пропорционально. То же самое происходит и со скоростью выдвижения цилиндра. При одинаковом расходе 2,5-дюймовый цилиндр выдвигается быстрее, чем 3-дюймовый цилиндр, поскольку для смещения 2,5-дюймового цилиндра требуется меньше масла.

Произойдет обратное, если мы будем использовать 3,5-дюймовый цилиндр. Площадь = 9,62 куб. дюймов (3,5 * 3,5 * 0,7854)

Давление для подъема цилиндра составит 1560 фунтов на квадратный дюйм (15 000#/ 9,62 куб. дюймов)

Требуемое значение в фунтах на квадратный дюйм уменьшилось, а время продления увеличится.

Резюме

Из рассмотренных нами примеров видно, что скорость потока связана со скоростью ваших компонентов. Увеличение скорости потока заставит цилиндры выдвигаться и втягиваться быстрее, а двигатели будут работать на более высоких оборотах. Давление является реакцией на силу, необходимую для перемещения груза. Размер компонента может влиять на требуемое давление, но всегда есть компромисс. Более низкое давление обычно означает более крупные компоненты, что приводит к снижению скорости

Важные напоминания

При работе с компонентами гидравлической системы всегда помните о номинальном давлении компонентов. Если система будет работать при 2500 фунтов на квадратный дюйм, сброс необходимо будет установить выше, 2650-2800 фунтов на квадратный дюйм. Все компоненты, используемые на напорной стороне контура, должны быть рассчитаны на более высокое давление в фунтах на квадратный дюйм, чем настройка предохранительного клапана. Это включает в себя насос, направляющие клапаны, шланги, переходники, цилиндры, двигатели, напорные фильтры и т. д.

Элементы на обратной стороне системы могут быть рассчитаны на более низкое давление, поскольку значение PSI в этой части системы остается относительно низким.