Гидравлические системы | Как работает гидравлика?

Как работает гидравлика? На протяжении веков люди знали, как использовать гидравлическую энергию для повседневного использования. Это одна из наиболее широко используемых и старейших форм использования энергии. Ее применение варьируется от полива газонов до строительного оборудования и тяжелой техники. Это настолько широко распространено, что многие домашние хозяйства и офисы могут ежедневно использовать гидравлическое оборудование. Инженеры прошлого создали основу для современных гидравлических систем, чтобы удовлетворить потребности современного мира.

Каталог гидравлических уплотнений

Кто же тогда изобрел гидравлику? Трудно определить, кто именно изобрел гидравлические системы. Гидравлические системы были созданы на основе работ таких великих умов, как Леонардо да Винчи, Галилео Галилей, Блез Паскаль и Джозеф Брама, и это лишь некоторые из них. Гидравлика нашла свое место в современном мире во время промышленной революции, предлагая широкие и эффективные области применения.

С началом 20-го века появились новые и разнообразные области применения гидравлики. Гидравлика широко используется в системах, поскольку она легко адаптируется, проста и гибка в использовании с различными типами приводов. Высокая плотность мощности является одним из преимуществ системы. Помимо транспортных средств и промышленного использования, вы можете найти гидравлические системы повсюду. Самая сложная техника включает самолеты, космические челноки, строительное оборудование и лифты.

Что такое гидравлическая система?

Гидравлические системы сегодня можно найти в широком спектре применений, от небольших сборочных процессов до комплексных применений в сталелитейной промышленности и тяжелой технике. Гидравлика позволяет оператору выполнять значительную работу, поднимая тяжелые грузы, поворачивая вал, сверля точные отверстия и т.д. С минимальными затратами на механическую связь за счет применения закона Паскаля.

Гидравлический пресс обычно состоит из пары цилиндров, которые соединены между собой и заполнены гидравлической жидкостью, такой как масло. По бокам этих цилиндров установлены два поршня, которые остаются в контакте с жидкостью. Когда определенное усилие прикладывается в меньшей части поршня, давление передается по всей жидкости. Согласно упомянутому закону Паскаля, давление будет идентичным давлению, оказываемому жидкостью в другом поршне. Для получения дополнительной информации о том, как работает гидравлический цилиндр, прочтите это в статье «Как работает гидроцилиндр«.

Гидравлическая жидкость создает мощность жидкости путем прокачки жидкости через гидравлическую систему. Жидкость поступает в цилиндр через клапан, и гидравлическая энергия преобразует ее обратно в механическую энергию. Клапаны помогают направлять поток жидкости, и при необходимости давление может быть снижено.

Принцип закона Паскаля реализуется в гидравлической системе с помощью гидравлической жидкости, которая передает энергию из одной точки в другую. Поскольку гидравлическая жидкость почти несжимаемая, она может мгновенно передавать мощность.

Британский механик Джозеф Брама применил принцип закона Паскаля и разработал первый гидравлический пресс в начале промышленной революции. Его гидравлический пресс был запатентован в 1795 году, широко известный как пресс Брама. Он подсчитал, что давление, приложенное к небольшой области, преобразуется в большую силу в области, которая больше с другой стороны цилиндра.
Как работает гидравлическая система?

Гидравлическая система состоит из пяти элементов: привода, насоса, регулирующих клапанов, двигателя и нагрузки. Двигателем может быть электродвигатель или двигатель любого типа. Насос действует в основном для повышения давления.

Гидравлические системы состоят из множества частей:

• Электродвигатель приводит в действие гидравлический насос.
• Резервуар содержит гидравлическую жидкость.
• Гидравлический насос проталкивает жидкость через систему и преобразует механическую энергию в мощность гидравлической жидкости.
• Клапаны регулируют поток жидкости и при необходимости сбрасывают избыточное давление из системы.
• Гидравлический цилиндр преобразует энергию обратно в механическую энергию.

Существует много типов гидравлических систем, но каждая из них содержит те же основные компоненты, что и перечисленные. Все они предназначены для одинаковой работы.
Наука, лежащая в основе гидравлики – принцип Паскаля

Наука, лежащая в основе гидравлики, называется принципом Паскаля. Закон Паскаля или принцип Паскаля, основа механики жидкости, был открыт в 1653 году и опубликован в 1663 году Блезом Паскалем. Согласно ему, если давление изменится в любой точке гидравлической жидкости, энергия будет передаваться одинаково во всех направлениях. Когда вы оказываете давление на жидкость, она распределяется равномерно и не уменьшается. Давление жидкости будет одинаковым во всех частях контейнера.

Согласно принципу Паскаля, давление равно силе, деленной на площадь, на которую оно действует. Давление, используемое на поршне, приводит к равному увеличению давления на втором поршне в системе. Если площадь в 10 раз превышает первую площадь, то усилие на втором поршне в 10 раз больше, даже давление одинаковое по всему цилиндру. Гидравлический пресс создает этот эффект, основанный на принципе Паскаля. Паскаль также обнаружил, что давление в точке покоящейся жидкости одинаково во всех направлениях; давление будет одинаковым на всех плоскостях, проходящих через определенную точку.
Формула закона Паскаля

Паскаль обнаружил, что изменение давления, приложенного к закрытой жидкости, передается без уменьшения в каждую точку жидкости и на стенки контейнера, который ее содержит. Это происходит потому, что жидкости почти несжимаемы, поэтому при приложении давления жидкость передает его во всех направлениях вертикально к стенкам контейнера, в котором они находятся.

В этом примере небольшая сила F1, приложенная к небольшому поршню площадью A1, вызывает увеличение давления в жидкости. Согласно принципу Паскаля, это увеличение передается большему поршню площадью A2 путем приложения силы F2 к этому поршню.

Давление-это приложенная сила к поверхности, как;

P=F/A >>> F-используемая сила, а A-площадь поверхности.

По обе стороны контейнера расположены два поршня, и контейнер заполнен несжимаемой жидкостью, такой как масло. Приложенное давление будет одинаково и не уменьшится во всех частях системы

Для первого поршня сила F1 приложена к площади поверхности A1. Давление P1 тогда;

P1=F1/A1

Давление P2 во втором цилиндре с силой F2 и площадью поверхности A2 будет равно;

P2=F2/A2

Когда вы прикладываете давление(P1) в первом поршне, оно будет одинаково передаваться через замкнутую несжимаемую жидкость.

P1=P2

Гидравлическая система позволяет поднимать тяжелый груз с небольшим усилием. Это уравнение показывает, что сила F2 больше силы F1 в разы, равной соотношению площадей двух поршней. Обратите внимание, что давления в обоих поршнях по существу одинаковы, и поскольку их площади различны, то и силы различны, в результате чего соотношение между их величинами равно соотношению между их площадями.

Блез Паскаль – Отец гидравлики

Блез Паскаль (1623-1662) — французский математик, физик, изобретатель, философ и писатель. Он внес значительный вклад в науку на протяжении всей своей жизни. Паскаль внес вклад в несколько областей физики, в первую очередь в области механики жидкости и давления. В честь его научного вклада в соответствии с ним была названа единица измерения давления (СИ) и закон Паскаля. Паскаль разработал теорию вероятностей, которая стала его самым влиятельным вкладом в математику.

Одно из его самых известных утверждений известно как принцип Паскаля, который гласит, что –

“Давление, оказываемое на жидкость, которая не сжимается и находится в равновесии в сосуде с недеформируемыми стенками, передается с одинаковой интенсивностью во всех направлениях и во всех точках жидкости”.

Его работа в области гидродинамики и гидростатики была сосредоточена на принципах гидравлических жидкостей. Он изобрел гидравлический пресс, гидравлическое давление с умноженной силой и шприц, используемый в медицине. Он доказал, что гидростатическое давление зависит не от веса жидкости, а от перепада высот.

Плюсы и минусы гидравлических систем

Гидравлические системы-это цепи передачи энергии, которые преобразуют механическую энергию в давление и снова возвращают ее в механическое движение. Как правило, начальная механическая энергия представляет собой вращательное движение, создаваемое двигателем внутреннего сгорания или электродвигателем. Передача давления и расхода создается с помощью гидравлического масла, а конечное движение может быть как вращательным, так и линейным.
Преимущества гидравлической системы заключаются в следующем:

• Гидравлические системы являются самосмазывающимися
• Хорошее соотношение мощности и веса
• Относительно небольшие компоненты
• Простая и гибкая передача энергии с помощью гидравлических труб
• Возможность отключения привода от выработки гидравлической энергии за счет легкой передачи гидравлической энергии
• Гидравлическими системами можно управлять как вручную, так и с помощью современной электроники.

Слабыми сторонами гидравлической системы являются:

• Чистота трансмиссионных жидкостей
• Характеристики жидкостей, зависящие от температуры
• Передача электроэнергии на большие расстояния приводит к потерям мощности в системе
• Компоненты и гидравлические жидкости требуют регулярного технического обслуживания

Каково будущее гидравлики?

Мы можем быть уверены, что гидравлика будет значительной частью оборудования в следующем столетии или даже дольше, потому что трудно предсказать технологии, которые появятся по мере нашего экспоненциального продвижения вперед. Например, абсолютно никто не предсказывал появление Интернета в 1950 году, и сейчас мы все еще ждем летающих автомобилей и колонизации Марса, которые могут быть ближе, чем мы думаем, если мы попросим Илона Маска предсказать эти факты.

Вы случайно не наткнулись на термин “электрогидравлика“? Что, если вы объедините компьютеры с гидравликой? В будущем компьютеры будут часто устанавливаться на гидравлическое оборудование. Это обеспечит точное распределенное управление. Подумайте о том, что это будет означать для двигателей, цилиндров, клапанов и насосов. Электрогидравлика прокладывает себе путь к современной гидравлике.

Гидравлика обладает огромной концентрацией мощности. Мы называем это плотностью мощности. Соответствие гидравлики для мускулов и компьютеров для мозга делает гидравлику умнее и эффективнее. Электроника не может с этим сравниться, по крайней мере пока. Что может обеспечить электроника, так это гораздо лучшую координацию и контроль.

В ближайшее время приготовьтесь к работе с гидравлическим оборудованием со все более высоким IQ, оснащенным искусственным интеллектом. Учитывая постоянно развивающееся и стремительное развитие технологий, гидравлическое оборудование становится все более мощным. К сожалению, навыки оператора развиваются не с той же скоростью, и именно поэтому срочно требуется более удобное оборудование. Для обеспечения безопасности оператора и долгосрочной жизнеспособности оборудования конструкция гидравлического оборудования должна быть более удобной для пользователя. Задача будет заключаться в том, чтобы сделать само гидравлическое оборудование более умелым. Гидравлика с искусственным интеллектом справится с этой задачей.

Развитие гидравлических технологий с 19 века было феноменальным. Основными преимуществами гидравлических систем являются легкая и мощная передача энергии, гибкие и индивидуальные свойства, а также возможность многократной передачи силы в различных отраслях промышленности. Гидравлические системы успешно используются в эксплуатации и управлении станками, сельскохозяйственным, строительным и горнодобывающим оборудованием, а также в автомобильной и авиационной промышленности. Без сомнения, мы можем сказать, что жидкая энергия может успешно конкурировать с механическими и электрическими системами. Гидравлические силовые системы могут обеспечивать усилие от нескольких килограммов до тысяч тонн.

Поскольку развитие технологий быстро развивается в современном мире, а разнообразие гидроэнергетических систем становится все более специфичным и адаптированным для многих отраслей промышленности, по-прежнему существует множество возможностей для дальнейшего развития использования гидравлики. Гидроэнергетические системы стали одним из основных игроков в технологиях передачи гидравлической энергии, широко используемых в промышленности, горнодобывающей промышленности, лесном хозяйстве, авиационной промышленности и даже в космической технике. Гидравлические силовые системы широко используются в автомобильной технике в тормозных, рулевом механизмах и их трансмиссиях. Промышленная автоматизация и массовое производство также используют основы гидроэнергетических технологий.

Поскольку космическая гонка продолжает развиваться, гидравлические системы также играют там важную роль.

Гидравлическая промышленность становится все более и более активной. Потребности клиентов меняются и превращаются в более сложные и конкретные запросы. Мы любим новые задачи и готовы решать их за вас. Мы в Seal Market позаботимся о том, чтобы предоставлять услуги, в которых вы нуждаетесь, также в будущем.

основные понятия и принципы гидравлики

Если вы хотите сказать спасибо автору, просто нажмите кнопку: 

Статьи о гидравлике

1. Вводная статья. Основные понятия и принципы.
2. Гидронасосы. Типы. Характеристики преимущества и недостатки различных конструкций.
3. Гидродвигатели. Типы. Характеристики преимущества и недостатки различных конструкций.
4. Гидроклапаны.
5. Коммутационная гидроаппаратура.
6. Элементы гидросистем (баки, теплообменники)
7. Устройства управления расходом. Способы регулирования расхода.
8. Устройство простейшего гидропривода.
9. Влияние внешних факторов на гидросистему.
10. Влияние загрязнений рабочей жидкости на работу гидросистемы. Фильтрация.

Введение.

Данный цикл статей рассчитан на широкий круг эксплуатантов гидравлического оборудования с различным уровнем теоретической подготовки в области гидравлики. Данный цикл статей не является полным и исчерпывающим, а несет некоторые базовые сведения о физических принципах работы гидросистем и гидравлических агрегатах. Статьи содержат в себе обзорную информацию с акцентом на вопросы, наиболее часто вызывающие затруднения у наших клиентов.

Гидравлика в наши дни прочно укоренилась в различных машинах и механизмах. Гидросистемы нашли широкое распространение в станочной технике, манипуляторах, подъемных устройствах, дорожной технике, автотранспорте, в механизмах летательных аппаратов, водного транспорта и т.д. Повсеместное применение гидравлических систем взамен систем механических приводов обусловлено прежде всего простотой преобразования вращательного движения гидронасоса в поступательное (линейное) или вращательное движение исполнительного гидродвигателя. При правильном подборе гидронасоса и исполнительного гидродвигателя можно получить практически любое усилие. Также преимуществом гидропривода является его компактность, малые размеры гидроагрегатов – следствие высокой удельной мощности. На рис.1 представлен электрический генератор мощностью 50 кВт и приводящий его гидромотор той-же мощности. Наглядно видно что гидромотор имеет заметно меньшие размеры при равной мощности.

Рассмотрим основные понятия и принципы гидравлики.

Понятие давления.

Давление это величина численно равная значению действию силы на единицу площади см. рис.2

Упрощенно данную зависимость можно представить аналогично закону Ома в электротехнике:

Основная единица измерения давления – Паскаль [Па]

Предположим что сила F=1 Ньютон [Н] действует на площадь 1 м2 в этом случае давление составит 1Па. Это очень маленькая величина так как усилие в 1 Н (≈0,981 кгс) распределяется на площади в 1 м2 . Атмосферное давление у поверхности земли имеет приблизительное значение 100000 Па что равняется 0,1МПа (МегаПаскаль). Кроме МПа на приборах измерения давления встречаются такие величины как кгс/см2(ат.) и bar. Соотношения единиц измерений показаны в таблице 1.

Таблица 1. Соотношения единиц измерения давления.

Гидростатическое давление – давление покоящегося столба жидкости.

Внутри столба жидкости под тяжестью массы жидкости, действующей на определенную площадь возникает давление, которое зависит от высоты столба жидкости (h), плотности жидкости (ρ) и ускорения свободного падения (g).

P= ρ ∙g∙h

Если рассматривать различные формы сосудов, наполненных одной и той-же жидкостью то давление в определенной точке будет зависеть только от высоты столба жидкости. Р1=P2=P3 см. рис. 3.

Гидростатическое давление воздействует на дно сосуда с определенной силой (F1 , F2 , F3), и если площади дна у сосудов равны A1 = A2 = A3 и плотность жидкости во всех сосудах одинакова, то силы действующие на дно сосудов равны (F1 = F2 = F3).

Закон Паскаля

Одним из основных законов гидравлики является закон Паскаля. Он гласит что давление в замкнутом сосуде вызванное действием внешней силы равномерно распределяется во всех направлениях и одинаково в любой точке. (в данном законе не учитывается гидростатическое давление т.к. оно ничтожно мало по сравнению с значениями давлений действующими в гидросистемах). См рис.4.

Закон Паскаля лежит в основе принципа передачи усилия посредством гидравлики. Рис.5.

Как следует из закона Паскаля давление во всех точках рабочей жидкости одинаково, следовательно:

В качестве простого примера применения данного принципа может служить обычный гидравлический домкрат.

Заключение

В данной статье описаны основные принципы используемые в системах гидростатического привода. На основе этих законов построены практически все гидросистемы станочных приводов и мобильных машин. Владея всего несколькими законами гидравлики, читатель сможет выполнить силовой расчет исполнительного гидроцилиндра и оценить преимущества применения гидропривода.

Внимание! Данная статья авторская. При копировании ее с сайта обязательно указывать источник!

С Уважением,

Начальник конструкторского отдела

Лебедев М.К.

Тел.: (495) 225-61-00 доб. 234

E-mail: [email protected]

Основные принципы гидравлики — Bright Hub Engineering

Введение:

Ранее грузы поднимались с помощью шкивов, рычагов, блоков и такелей и т. д. Движения руля корабля или управления транспортным средством достигались механическими связями, такими как кулачки, рычаги, муфты и шестерни, которые усложняли систему. Эти ручные или механические методы работы имели несколько ограничений. Они также требовали огромной рабочей силы и продолжительного рабочего дня для конкретной работы. По мере того, как население и технологии росли в геометрической прогрессии, возрастал спрос на более быстрое и простое в эксплуатации оборудование. Чтобы удовлетворить эту потребность, были введены гидравлические машины.

Основные принципы гидравлики

Простая гидравлическая система состоит из гидравлической жидкости, поршней или гидроцилиндров, цилиндров, аккумулятора или масляного резервуара, полного рабочего механизма и предохранительных устройств. Эти системы способны дистанционно управлять широким спектром оборудования путем передачи усилия, переносимого гидравлической жидкостью, в замкнутой среде. Современные разработки в области гидравлики затронули многие области машиностроения и транспорта. Эти системы быстро и точно передают большие усилия даже в небольших трубах легкого веса, небольшого размера, любой формы и на большие расстояния. Эти системы играют жизненно важную роль, начиная от рулевого управления небольшого автомобиля и заканчивая устройствами маневрирования сверхзвуковых самолетов. Более мощные и точные системы используются и при маневрировании огромных кораблей.

Закон Паскаля:

Закон Паскаля, сформулированный Блезом Паскалем, гласит, что «Давление, приложенное к любой части замкнутой жидкости, передается любой другой части без потерь. Давление действует с одинаковой силой на все равные площади ограничивающих стенок и перпендикулярно стенам». Это основной принцип любой гидравлической системы.

Гидравлическое давление и сила:

Давление можно определить как «силу, единица площади, приложенная в направлении, перпендикулярном поверхности объекта»9.0005

Давление = сила/площадь.

Таким образом, гидравлическое давление можно определить как силу, действующую со стороны жидкости на единицу площади в любом месте на поверхности внутри контейнера.

Простая гидравлическая система:

Закрытый тюбик зубной пасты можно рассматривать как пример простой гидравлической системы. Зубную пасту можно рассматривать как гидравлическую жидкость, работающую внутри замкнутой системы. На трубке делают четыре или пять отверстий. Удерживая крышку тюбика с зубной пастой закрытой, надавите на определенную точку тюбика. Благодаря этому зубная паста будет выходить из всех отверстий равномерно. Это простой пример для понимания закона Паскаля. Таким образом, сила, приложенная в определенной точке к жидкости в замкнутой системе, передает равную силу на все остальные части системы. Далее сила действует перпендикулярно стенкам замкнутого пространства.

Другим примером являются гидравлические тормоза, используемые в автомобилях. Водитель прикладывает усилие к педали тормоза (одна конкретная точка жидкости в закрытой системе), тем самым передавая это усилие на гидравлическую жидкость под поршнем (педаль тормоза), передает равное усилие всем остальным тормозным колодкам, тем самым останавливая транспортное средство.

Есть несколько других областей применения гидравлики. Это:

1. Автомобильный гараж

2. Бензонасосы

3. Измерение веса большегрузных автомобилей

4. Гидравлические краны

5. Автомобильные рулевые устройства

6. Автомобильные тормоза, (тормоза дисковые)

7. Судовые рулевые устройства

8. Робототехника

9. Самолетные рули и другие системы маневрирования Промышленность и электростанции

11. Сервомеханизмы и системы управления и т.д.

Этот же принцип используется в гидравлических лифтах и ​​других машинах. В следующей статье мы обсудим, как гидравлические прессы используются в промышленности.

Авторы изображений:

www.tpub.com

www.cool-science-projects.com

www.sciencemadesimple.com

Как работает гидравлическая система?

Гидравлические системы можно найти везде, от автомобилей до промышленного оборудования. Они предназначены для обеспечения мощности, контроля, безопасности и надежности, но как работает гидравлическая система?

Как работает гидравлическая система?

Гидравлические системы состоят из множества частей:

• Резервуар содержит гидравлическую жидкость.

• Гидравлический насос перемещает жидкость по системе и преобразует механическую энергию и движение в мощность гидравлической жидкости.

• Электродвигатель приводит в действие гидравлический насос.

• Клапаны регулируют поток жидкости и при необходимости сбрасывают избыточное давление в системе.

• 9Гидравлический цилиндр 0070 преобразует гидравлическую энергию обратно в механическую энергию.

Существует множество типов гидравлических систем, но каждая из них содержит одни и те же основные компоненты, перечисленные выше. Кроме того, все они предназначены для работы одинаково.

Гидравлические системы используют насос для подачи гидравлической жидкости через систему для создания гидравлической силы. Жидкость проходит через клапаны и течет к цилиндру, где гидравлическая энергия преобразуется обратно в механическую энергию. Клапаны помогают направить поток жидкости и при необходимости сбросить давление.

Гидравлические системы на судах

Помимо транспортных средств и промышленного оборудования, гидравлические системы можно найти на кораблях. Гидравлические системы на кораблях используются в различных приложениях. Например, системы, используемые для грузовых систем, облегчают перевозку тяжелых материалов и выполняют другие грузовые операции и требуют меньше времени.

Машинное отделение корабля также включает в себя гидравлические системы, такие как гидравлическая система автоматического управления. Они помогают регулировать положение клапанов, а также пневматическое давление воздуха в машинном отделении.

Кроме того, гидравлические системы в стабилизаторах корабля предотвращают качку судна и обеспечивают плавность хода в открытой воде.

Кроме того, многие промышленные суда оснащены механизмами и инструментами, такими как палубные краны, которые приводятся в действие гидравлическими системами.

Клапаны и фитинги с кольцевым уплотнением и военно-морской флот

Гидравлические системы можно найти на многих кораблях ВМС США. А с помощью CPV Manufacturing и нашей линейки клапанов и фитингов O-Seal эти системы могут обеспечить бесперебойную работу и безопасность.

Наша линейка продуктов O-Seal была разработана в 1950-х годах, когда компания CPV Manufacturing начала сотрудничать с ВМС США. Мы хотели убедиться, что каждый компонент наших муфт высокого давления соответствует спецификациям ВМС США. Однако проверять каждое соединение вручную было бы слишком утомительно и опасно. Именно тогда мы создали испытательный стенд с использованием уплотнительных колец.

Обратитесь к специалистам по клапанам

Этот метод позволяет нам легко разбирать и собирать каждый компонент для выполнения каждого теста, чтобы обеспечить надлежащую работу и безопасность. Затем мы взяли эти концепции и разработали линейку продуктов O-Seal.

Преимущества клапанов и фитингов O-Seal в гидравлических системах

Клапаны и фитинги O-Seal

CPV Manufacturing уникальны. В отличие от других клапанов, наша продукция герметична и рассчитана на долгий срок службы. Кроме того, они могут выдерживать экстремальные температуры и рассчитаны на вакуум до 6000 фунтов на квадратный дюйм в жидкостях или газах, что делает их идеальными для многих типов гидравлических систем.