Гидравлик цахилгаан зөөвөрлөх машинуудын ажиллах зарчим болон хэрэглээ

Гидравлик дамжуулагч тэргэнцэрийн системийн үндсэн зарчим

Гидравлик дамжуулагч тэргэний тодорхойлолт болон үүрэг

Гидравлик шилжүүлэгч машинууд нь голдуу үйлдвэрийн талбай эсвэл рельс дээр маш хүнд материалуудыг зөөхийн тулд ашигладаг том машинууд юм. Эдгээр нь шахсан шингэний тусламжтайгаар ийм хүнд ачааг нэг цэгээс нөгөөд шахан зөөдөг. Гангаар үйлдвэрлэх, автомашин бүрэх үйлдвэр, металл хайх газруудад эдгээр машины их хэрэгтэй байдаг нь үйлдвэрлэлийн процессийн янз бүрийн хэсгүүдийн хооронд жинхэнэ нарийвчлалтайгаар хэд хэдэн тонн материалийг зөөхөд өөр арга зам нь тус болохгүй. Хуучин арга зам эсвэл сул механик системтэй харьцуулахад эдгээр гидравлик систем нь зогсолтуудыг бууруулж, үе үе салгалтгүйгээр бүхэлдээ үйл ажиллагааг гладко явуулж байдаг.

Паскалын хууль ба шингэний энерги дамжуулах шинжлэх ухаан

Гидравлик шилжүүлэгч машинууд Паскалын хууль гэж нэрлэгддэг зүйл дээр үндэслэн ажилладаг. Үндсэндээ, хязгаарлагдмал шингэнтэй системд даралт өгөхөд энэ нь бүх чиглэлд ижил тэгш тархана. Энэ бол тэдгээрийг юмыг шилжүүлэхэд маш их хүч чадалтай болгодог шалтгаан юм. Жишээ нь, ойролцоогоор 10 квадрат инч хэмжээтэй поршеньд ойролцоогоор 500 psi (фунт/квадрат инч) даралт өгвөл? Системийн дагуу шууд ойролцоогоор 5,000 фунтын түлхэх хүч үүснэ. Гидравликийн систем хэрхэн хүчийг дамжуулахыг судалсан судалгаанууд ижил жижиг хэмжээтэй байхад цахилгаан системүүдийг томоохон эргэлтийн момент гаргах чадвараар даван туулдагийг харуулж байна. Хүч их шаардлагатай хүнд нөхцөлд гидравлик мотор нь хэмжээгээрээ хамаагүй жижиг байхад л цахилгаан моторуудтай харьцуулахад 60 хувийн илүү сайн ажиллагаа үзүүлж чаддаг.

Гидравлик шингэний шахагдашгүй байдал ба системийн үр ашиг

Гидравликийн тосны бараг шахагдахгүй байдал нь энерги дамжуулах үед энергийн алдагдлыг хамгийн бага болгоно. Агаарыг шахахад энерги алддаг пневматик системээс ялгаатайгаар гидравлик систем нь 85–92% энергийн үр ашгийг олж авдаг (Fluid Power Institute, 2023). Энэ нь 50 тонн зэвэрхийг болон хаялтын загварыг боловруулах үед ч ±2 мм нарийвчлалтай ачааны байршилтыг хангана.

Шилжүүлэгч машиний дизайнд гидравлик бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг интеграци хийх

Орчин үеийн шилжүүлэгч машинууд дөрвөн үндсэн гидравлик элементийг нэгтгэсэн байдаг:

1. Центрийн поршень насос механик энергийг шингэний даралтанд хувиргадаг (5,000 psi хүртэл)
2. Цомбо хоёр гидравлик мотор дугуйнуудын эргэлтийг хамтран зохицуулна
3. Эсрэг жинтэй хяналтын вентиль аварга тохиолдолд хяналтгүй хөдөлгөөнийг саатуулна
4. Ха compact дулаан солилцуур тосны хэвийн зуурхай байдлыг хадгалж байдаг

Энэхүү интеграци нь цахилгаан механик системтэй харьцуулахад засвар үйлчилгээний зардлыг 35%-иар бууруулж, 2000 цагаас дээш ажиллагааны цаг хүртэл үргэлжлэх засварын зайг сунгадаг.

Шидэмтэй шилжилтийн тээврийн хэрэгслийн тусгай хэсгүүд

Шидэм насос болон энерги хувиргах механизм

Үндсэндээ шидэм насос нь механик энергийг шахалттай шидэмийн хүч болгон хувиргадаг гол ажиллагч элемент юм. Зах зээл нь шестерня (gear), поршень (piston), ба самбай (vane) насос гэх мэт олон төрлийн насосуудыг санал болгодог бөгөөд эдгээр нь тодорхой шахалтын шаардлагад нийцсэн байдаг. Жишээлбэл, шестерня насос нь ерөнхийдөө Texas Hydrostatics-ийн өгөгдлийн дагуу хэвийн нөхцөлд ойролцоогоор 3,000 PSI даралтанд ажилладаг. Гэхдээ хамгийн их ачаалал үед поршень насос нь 6,000 PS-аас хэтэрсэн даралтыг даах чадвартай тул идэвхиждэг. Энэ шахалт явагдсаны дараа битүү хаалттай шингэний систем дотор бүхнийг хөдөлгөх боломжийг бий болгодог. Механикчид энэ процессыг үйл ажиллагааны зүрх гэж нэрлэдэг, учир нь зөв шахалтгүйгээр бусад бүх зүйл зөв ажиллах боломжгүй.

Эргэлтийн хөдөлгөөн болон хөдөлгүүрийн удирдлагын тулд шидэм мотор

Эдгээр моторууд насосны үйл ажиллагааг эсрэгээр нь хөрвүүлж, шингэний энергиийг механик эргэлт болгон дугуйн хөдөлгүүрт шилжүүлдэг. 10,000 Нм-с давах моментын гаралт нь тэгш бус үйлдвэрийн талбайд 50 тонноос илүү ачааг зөөх боломжийг олгодог. Хувьсах задаргааны загвар нь урсгалын тохируулагч вентиль ашиглан нарийвчлалтай хурдны хяналтыг хангана.

Нарийвчлалтай шугаман хөдөлгөөний тулд гидравлик багана

Хоёр чиглэлд үйлчлэх баганууд нь ±2 мм-ийн байрлалын нарийвчлалтайгаар 5-500 тонны түлхэлтийн чадал өгдөг. Зэвэрдэггүй ганган стержень болон полиуретан герметик хэрчим нь нохойн орчинд ч байхад найдвартай урталт/багасалтын мөчлөгийг хангана. 6 метр хүртэлх хандлагын урт нь олон төрлийн үйлдвэрийн байрлалд тохиромжтой байдаг.

Вентиль, сав, шлангууд болон шингэний динамикийн удирдлага

Чиглэлийн хяналтын кранууд нь 0.1 секундын хариу үйлдэлтэй урсгалын замыг зохицуулдаг бөгөөд 50 мкм шүүлтүүрүүд ISO 4406 18\/16\/13 шингэний цэвэрлэгийн стандартыг хадгалдаг. Хүчирхийлэлтэй термопластик оосор -40°F-аас 300°F хүртэлх температурын мужид 5,000 PSI-ийн даралт тэсвэрлэдэг. Савны хаалганы загвар стандарт савнуудтай харьцуулахад шингэний агааржилтыг 70%-иар бууруулдаг.

Хаагдсан эргэлттэй болон нээлттэй эргэлттэй гидравлик системийн байгууламж

Хаагдсан эргэлттэй системүүд шингэний 95%-ийг дахин эргэлтэнд оруулдаг тул тасралтгүй ажиллагаа, хурдан чиглэл өөрчлөхөд тохиромжтой. Нээлттэй эргэлттэй байгууламжууд нь тасралттай ашиглахад илүү нийтлэг бөгөөд 40% жижиг сав шаарддаг. Хаагдсан эргэлттэй системд дулаан солилцуур нь шингэний 120°F-аас 140°F хооронд оптимал температурыг хадгалахад маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Гидравлик зөөврийн машинд хүч ба хөдөлгөөн үүсгэх

Гидравлик шилжүүлэгч машинууд нь хадгалагдсан энергиийг нарийвчлалтай шингэний динамик ашиглан удирдлагатай механик хөдөлгөөнд хувиргадаг. Эдгээр системүүд хүнд ачааг хүнд хүнсний үйлдвэрийн орчинд зөөхийн тулд үндсэн физикийн зарчмыг ашигладаг.

Паскалын хуулийг ашиглан гидравликийн даралтаар хүчийг дамжуулах

Гидравлик системүүд Паскалын зарчим гэгдэх зарчмаар ажилладаг, үүнийг баталгаат шингэн дээр даралт үзүүлэхэд системийн дагуу хүч чанар алдалгүйгээр дамждаг. Ийм учраас шилжүүлэгч машинууд хүчийг маш ихээр нэмэгдүүлж чаддаг. Жишээ нь, стандарт 100 psi насос тохиромжтой цилиндрийн байгууламж дээр 10 мянгаас дээш psi үүсгэж чадах болно. Даралт бүх газарт ижил байна гэдэг нь эдгээр машинууд замын булгар хэсэг эсвэл ачаа өөрчлөгдөх нөхцөлд ч гэсэн найдвартай хүчийг хүргэдэг гэсэн үг юм.

Гидравликийн энергийг шугаман ба эргэлтийн хөдөлгөөнд хувиргах

Пумп нь механик энергиийг шингэний даралт болгон хувиргадаг бол мотор нь эсрэгээр, даралтыг эргэн муруйлтад хувиргадаг. Хоёр контурт систем нэгэн зэрэг олон зүйлийг хийх боломжийг олгодог - шугаман актюаторууд тээврийн хэрэгслээ заан чиглүүлэх замаар хөдөлгөх бол тусдаа гидравлик моторууд дүрсийн эргэлтийг хариуцдаг. Эдгээр системүүд одоогоор ихэвчлэн үр ашигтай байдаг бөгөөд 2023 оны салбарын тайлангийн мэдээллээр ойролцоогоор 80-85 хувийн үр ашигтай байдаг. Энэ нь шингэгүй ихэнхдээ шахагддаггүй тул энергийн алдагдал бага байдагтай холбоотой юм. Ихэнх үйлдвэрлэгчид энэ тэнцвэрийг өөрсдийн хэрэглээнд ашиглахад сайн ажилладаг бөгөөд үзүүлэлтэд нь хүнд хүргэдэггүйг олж мэдсэн.

Актюаторууд болон ачаа зөөх, байршил нарийвчлалд тэдгээрийн үүрэг

Наалдамхай шингэний зүйлчлэлээр микрон түвшний байршлыг хангах нарийвчлалтай хоёр тийш чиглэсэн цилиндр. Интеграцлагдсан даралтны сенсорууд болон серво холбоосууд ачааллыг 500 тонн болон түүнээс дээш хэмжээтэй үед хүчийг динамик байдлаар тохируулж, тогтвортой байдлыг хадгална. Хөвөнгийн цилиндрийн дэвшилтэт загвар нь гангуутай хэрэглээнд хугарах эрсдэлийг арилгаж, засвар үйлчилгээний зайг 10,000 цагаас дээш үргэлжлүүлэх боломжийг олгоно.

Шингэн механик дамжуулагч машинуудын үйлдвэрлэлд хэрэглээ

Гангууд ба хүнд үйлдвэрлэлд материал зөөх

Улсын хэмжээнд ган үйлдвэрлэдэг цахилгаан болон гидравлик энергийн тээврийн тэрэг нь зүйлсийг шилжүүлэх ажлын ихэнх хэсгийг гүйцэтгэдэг. Эдгээр машинууд нь томоохон ган бөглүүрүүд мэт эхний материал болон бүтээгдэхүүнийг үйлдвэрийн байран дотор тээвэрлэх чадвартай. Тэдгээрийг онцлох зүйл бол нэг дор 200 тонноос илүү жин зэвсэглэх чадвар юм. Иймд халуун металл баглацуудыг нэг газраас нөгөөд шилжүүлэх, мөн цуглуулсан цэвэрхэн гангуудыг тээвэрлэхэд тэдгээр нь маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Цахилгаан системийн харьцаагаар дулаан цахилгаан станцын үед материал зуучлах хугацааг ойролцоогоор тавны нэг хэсгээр бууруулдаг гидравлик системийн талаарх судалгаа сонирхолтой зүйлийг харуулж байна. Энэ төрлийн үр ашгийг төмөр, ган үйлдвэрлэх салбарт минут бүр чухал учраас ихэд анхаарч үзэх шаардлагатай.

Хайлшны үйлдвэр, давхаргын үйлдвэр: Өндөр температур, их ачааллын ашиглалтын тохиолдол

1,400–1,600°F температуртай газрын уурдаг дээр ажилладаг шахуургын машинууд нь хаягдаж буй загварууд болон тугалсан хэсгүүдийг зөөх үед дулааны стрестэй тулгардаг. Шахуургат шингэний систем нь 150 тонны засварын хувьд ч гэсэн байрлалын нарийвчлалыг хангаж, цахилгаан-пневматик системүүдийг илүү давуу талтай ажиллуулдаг.

Автомашины угсралтын шугам ба үйлдвэрлэлийн урсгалыг оновчтой болгох

Автомашины үйлдвэрлэгчид угсралтын үеэр ±1.5 мм нарийвчлалтайгаар автомашины хөндий болон моторын блокийг байрлуулахад шахуургын шилжүүлэгч машиныг ашигладаг. Энэхүү нарийвчлал нь томоохон хэмжээний үйлдвэрлэлийн шугамуудад хэсгийн буруу байрлалын асуудлыг 37%-иар бууруулдаг бөгөөд энэ нь автомашины шахуургын технологийн судалгаанд үндэслэсэн юм.

Үйлдвэрийн машин механизм болон боловсруулалтын системүүдийн дагуу материал зөөх

Цаасны үйлдвэрээс химийн үйлдвэрүүд хүртэлх системүүд нь 80 тонн хүртэл жинтэй машин механизм, тоног төхөөрөмжийг зөөвөрлөхийн тулд давхарын кран, конвейерийн сүлжээтэй холбогддог. Модуль бүтэц нь автомжуулсан агуулах системтэйгээ урвуур интеграци болох боломжийг олгох бөгөөд 24/7 үйлдвэрлэлийн орчинд материалын урсгалыг тасралтгүй дэмждэг.

Цахилгаан эсвэл механик драйв системүүдтэй харьцуулахад шингэн даралттай зөөврийн тэргэний давуу тал

Шингэн даралттай зөөврийн тэргүүд нь их хүч, нарийвчлал, найдвартай байдлыг шаарддаг үйлдвэрийн хэрэглээнд цахилгаан эсвэл механик системүүдийг давуулдаг. Гурван үндсэн давуу тал нь хүнд ачааг зөөх, хатуу ажиллагааны орчинд тэдгээрийг өөрөөр орлуулашгүй болгодог.

Агуу чадал нягтаршил ба өндөр эргүүлэх момент

Гидравлик системийн жинхэнэ хүч нь маш их хүчийг жижиг багцанд багтаах чадалд оршдог тул шилний үйлдвэр эсвэл цайрын газар шиг томоохон ачааг зөөх үед илүү илэрдэг. Эдгээр системүүд Паскалын зарчим гэж нэрлэгддэг зүйл дээр ажилладаг бөгөөд практикт ижил хэмжээтэй цахилгаан моторуудтай харьцуулахад ойролцоогоор арван дахин илүү чадал нягтшил үзүүлдэг гэсэн үг юм. Үр дүнд нь эдгээр гидравликийн шилжилтийн машинууд хамгийн ихээр орон зай шаарддаг жижиг үйлдвэрийн өнцгүүдэд шууд 12,000-15,000 Ньютон метр хүчийг гаргаж чаддаг. Багтаамжийг хэрэгцээтэй хэмжээнд хадгалж, үйлдвэрийн менежерүүд үйлдвэрийн талбайг хамгийн их байлгахыг хүсвэл энэ нь 100 тонногийн дээш материал өргөх боломжийг олгох ба үйл ажиллагааг одоо байгаа барилгын загварын доторх жижиг оронд тохируулан багтаах боломжийг хадгалж өгдөг.

Хамааран Харвардын шүүлтүүрийн 2024 оны шингэний хүчний судалгаа , энэ үр дүнтэй байдал нь гидравлик шингэний шахагдашгүй байдлаас үүдэлтэй бөгөөд эдгээр нь тогтвортой дамжуулга хэрэглэдэг системүүдэд тохиолддог энергийн алдагдлыг арилгана.

Хувьсах ачаалал дорх нарийвчлалтай удирдлага ба тогтвортой байдал

Гидравликаар явуулагч тээврийн хэрэгслүүд ачаалал хэтэрхий хөдөлж болзошгүй ч гэсэн байрлалаа нарийвчлалтай хадгалан, ойролцоогоор плюс минус 1 миллиметр нарийвчлалтай байлгадаг. Пропорциональ хяналтын кранууд шаардлагатай мэтээр дотор нь урсдаг шингэний хэмжээг өөрчилдөг тул оператор нар хурдны нэмэгдэл эсвэл бууралтыг зохицуулж чаддаг. Хэрэв ийм зохицуулгууд байхгүй бол мэдрэг тоног төхөөрөмжийг унтрэх эсвэл тэнцвэргүй ачааг задлах боломжтой тухайн мөчийн түргэн хөдөлгөөнд дуртай байх болно. Энэ нь машины цуглуулгын шугам дээр бүх зүйл зөв таарч, суураа зөв авах ёстой тул ихээхэн асуудал болдог.

Хүнд нөхцөлд өргөн ашиглагдах үйлдвэрийн орчинд найдвартай байдал ба бат бөх чанар

Гидравлик шилжүүлэх тэрэг нь халуун (300 градус Фаренгейт хүртэл), тоос, чийгийн зэрэг хатуу нөхцөлд ажиллах чадвартай тул цахилгаан гүйдлийн ороомог, давсны хурдас, тугалдагны овооноос ажилладаг. Загвар нь битүүмжилсэн хэсгүүдийг агуулдаг тул дотор нь цэвэр байдлыг хадгалдаг бөгөөд механик хувилбараас илүү хөдөлгөөнтэй хэсгүүд бага байдаг тул элэгдэл 40-60 хувийн хооронд буурдаг. Boydcat-ын зарим судалгаагаар илэрхийлбэл, эдгээр гидравлик систем нь таван жилийн үйлчилгээний хугацаанд хүртэл тов тогтоогүй засварын шаардлагыг ойролцоогоор 30 хувиар бууруулдаг. Энэ нь үйлдвэрийн газруудад цаг алдалт нь мөнгөн хэмжээтэй учир тасралтгүй ажиллахад эдгээр тэргүүдийг эдийн засгийн үүднээс хямд болгодог.

Түгээмэл асуултууд

• Гидравликаар ажилладаг шилжүүлэх тэрэг гэж юу вэ? Гидравликаар ажилладаг шилжүүлэх тэрэг нь урсгалын даралтыг ашиглан хөдөлгөөнд оруулах зориулалттай үйлдвэрийн талбайд хүнд ачааг зөөхөд зориулсан том машин юм.
• Паскалын хууль гидравлик шилжүүлэх тэргүүдийн үйл ажиллагаанд яаж нэмэр хүргэдэг вэ? Паскалын хууль ёсоор шингэнд даралт үзүүлэх үед энэ даралт түүнийг агуулж буй орчинд жигд тархана. Энэ зарчим нь гидравликийн шилжилтийн машинуудад маш их түлхэх чадал үр дүнтэй үүсгэх боломжийг олгоно.
• Үйлдвэрийн нөхцөлд гидравлик эрчимжүүлсэн шилжилтийн машиныг ашиглах ямар давуу талтай вэ? Өөр системүүдтэй харьцуулахад тэд энергийн нягтаршлын хувьд илүү сайн, нарийвчлалтай удирдлага, хувьсах ачаалал дор тогтвортой байдал, хүнд орчинд тэсвэрт чанарыг хангана.
• Гидравлик шилжилтийн машиныг ямар салбарт хамгийн ихэвчлэн ашигладаг вэ? Тэд зэвсгийн үйлдвэрлэл, автомашин цуглуулалт, металл хайлуурын салбарт хамгийн ихэвчлэн ашигладаг.
• Гидравлик моторууд шилжилтийн машины хөдөлгөөнд хэрхэн оролцдог вэ? Гидравлик моторууд гидравликийн энергиийг дахин механик эргэлт болгон хувиргаж, энгийн бус үйлдвэрийн шалан дээр шилжилтийн машины хөдөлгөөнийг боломжжуулна.