محرك هيدروليكي: الجهاز ، الغرض ، مبدأ التشغيل

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-17 10:18

الآليات الهيدروليكية استخدمت من قبل البشرية منذ العصور القديمة في حل مختلف المشاكل الاقتصادية والهندسية. يعتبر استخدام طاقة تدفقات السوائل والضغط أمرًا مهمًا اليوم. يتم حساب الجهاز القياسي للمحرك الهيدروليكي لترجمة الطاقة المحولة إلى قوة تعمل على ارتباط العمل. يختلف مخطط تنظيم هذه العملية والفروق الدقيقة الفنية والهيكلية لتنفيذ الوحدة في العديد من الاختلافات عن المحركات الكهربائية المعتادة ، وهو ما ينعكس في كل من إيجابيات وسلبيات الأنظمة الهيدروليكية.

آلية الجهاز

يعتمد تصميم المحرك الهيدروليكي على السكن والوحدات الوظيفية والقنوات لتحريك تدفقات السوائل. عادةً ما يتم تثبيت الهيكل على أرجل داعمة أو يتم تثبيته من خلال أجهزة قفل ذات إمكانات دوارة. عنصر العمل الرئيسي هو كتلة الأسطوانة ، حيثيتم وضع مجموعة من المكابس ، مما يؤدي إلى حركات متبادلة. لضمان ثبات هذه الوحدة ، يتم تزويد جهاز المحرك الهيدروليكي بنظام ضغط ثابت على قرص التوزيع. يتم تنفيذ هذه الوظيفة بواسطة زنبرك بضغط فعال من وسط العمل. يتم تنفيذ عمود العمل الذي يربط المحرك الهيدروليكي مع التحكم في الإخراج في شكل مجموعة محزوزة أو مفتاح. يمكن توصيل صمامات منع التجويف والأمان بالعمود كملحقات. توفر قناة منفصلة مع صمام تصريفًا سائلًا ، وفي الأنظمة المغلقة يتم توفير دوائر خاصة لغسل وسائط العمل وتبادلها.

مبدأ المحرك الهيدروليكي

المهمة الرئيسية للوحدة هي ضمان عملية تحويل طاقة السائل المتداول إلى طاقة ميكانيكية ، والتي بدورها تنتقل عبر العمود إلى الهيئات التنفيذية. في المرحلة الأولى من تشغيل المحرك الهيدروليكي ، يدخل السائل إلى أخدود نظام التوزيع ، حيث يمر منه إلى غرف كتلة الأسطوانة. عندما تمتلئ الغرف ، يزداد الضغط على المكابس ، مما يؤدي إلى تكوين عزم الدوران. اعتمادًا على الجهاز المحدد للمحرك الهيدروليكي ، قد يختلف مبدأ تشغيل النظام في مرحلة تحويل قوة الضغط إلى طاقة ميكانيكية. على سبيل المثال ، يتم إنشاء عزم الدوران في الآليات المحورية بسبب عمل الرؤوس الكروية والمحامل الهيدروستاتيكية على محامل الدفع ، والتي يبدأ من خلالها تشغيل كتلة الأسطوانة. في المرحلة النهائية تنتهيدورة حقن وإزاحة الوسط السائل من المجموعة الأسطوانية ، وبعد ذلك تبدأ المكابس في عكس الحركة.

توصيل الأنابيب بالمحرك الهيدروليكي

كحد أدنى ، يجب أن يوفر الجهاز الرئيسي للآلية إمكانية الاتصال بخطوط الإمداد والصرف. تعتمد الاختلافات في كيفية تنفيذ هذه البنية التحتية إلى حد كبير على تقنيات ضبط الصمام. على سبيل المثال ، يوفر جهاز المحرك الهيدروليكي للحفارة EO-3324 إمكانية تقسيم التدفقات باستخدام صمام تحويل. للتحكم في بكرات الصمام ، يتم استخدام نظام تحكم مؤازر مع مصدر طاقة هوائي تراكمي.

في الدوائر التقليدية ، يتم استخدام خط تصريف هيدروليكي ، حيث يتم تنظيم الضغط من خلال صمام الفائض. يتم استخدام بكرة التوزيع (تسمى أيضًا التنظيف والشطف) مع صمام الفائض في المحركات الهيدروليكية ذات التدفقات المغلقة لتبادل سوائل العمل داخل الدائرة. يمكن استخدام مبادل حراري خاص وخزان تبريد كإضافة لتنظيم نظام درجة حرارة الوسط السائل أثناء تشغيل المحرك الهيدروليكي. يركز جهاز الآلية مع التنظيم الطبيعي على الحقن المستمر للسائل عند ضغط منخفض. يؤدي الاختلاف في الضغط في خطوط العمل في نظام التوزيع الهيدروليكي إلى انتقال بكرة التحكم إلى موضع تتواصل فيه دائرة الضغط المنخفض مع الخزان الهيدروليكي عبر صمام الفائض.

المحركات الهيدروليكية والعتاد

مثلتشترك المحركات كثيرًا مع وحدات مضخة التروس ، ولكن مع وجود اختلاف في شكل إزالة السوائل من منطقة المحمل. عندما يدخل وسيط العمل إلى المحرك الهيدروليكي ، يبدأ التفاعل مع الترس ، مما ينتج عنه عزم الدوران. أدى التصميم البسيط والتكلفة المنخفضة للتنفيذ الفني إلى جعل جهاز المحرك الهيدروليكي هذا شائعًا ، على الرغم من أن الأداء المنخفض (الكفاءة بترتيب 0.9) لا يسمح باستخدامه في مهام الإمداد بالطاقة الحرجة. غالبًا ما تُستخدم هذه الآلية في دوائر التحكم في المرفقات ، وفي أنظمة محرك أداة الماكينة وفي توفير وظيفة الهيئات المساعدة لآلات مختلفة ، حيث تكون السرعة المقدرة لدوران العمل في حدود 10000 دورة في الدقيقة.

محركات هيدروليكية جيروتور

نسخة معدلة من آليات التروس ، يكمن اختلافها في إمكانية الحصول على عزم دوران عالي بأبعاد صغيرة للهيكل. يتم صيانة الوسط السائل من خلال موزع خاص ، ونتيجة لذلك يتم تشغيل الدوار المسنن. يعمل الأخير على أسطوانة الجري ويبدأ في عمل حركة كوكبية تحدد خصائص المحرك الهيدروليكي الدوار والجهاز ومبدأ التشغيل والغرض من هذه الوحدة. يتم تحديد نطاقه من خلال الاستهلاك العالي للطاقة في ظل ظروف التشغيل عند ضغط حوالي 250 بار. هذا هو التكوين الأمثل للآلات ذات السرعة المنخفضة المحملة ، والتي تفرض أيضًا متطلبات على هندسة الطاقة من حيث الاكتناز وتحسين التصميم فيبشكل عام.

محركات المكبس المحوري

أحد المتغيرات في الماكينة الهيدروليكية ذات المكبس الدوار ، والتي توفر في الغالب موضعًا محوريًا للأسطوانات. اعتمادًا على التكوين ، يمكن وضعها حول أو موازية أو منحدر طفيف فيما يتعلق بمحور دوران وحدة مجموعة المكبس. يفترض جهاز المحرك الهيدروليكي المحوري المكبس إمكانية حدوث ضربة عكسية ، وبالتالي ، في التخطيطات مع الوحدات المخدومة ، من الضروري توصيل خط تصريف منفصل. أما بالنسبة للمعدات المستهدفة التي تشغل مثل هذه المحركات ، فهي تشمل محركات الماكينات الهيدروليكية ، والمكابس الهيدروليكية ، ووحدات العمل المتنقلة ، والعديد من المعدات التي تعمل بعزم دوران يصل إلى 6000 نيوتن متر عند ضغط عالٍ يبلغ 400-450 بار. يمكن أن يكون حجم البيئة المخدومة في مثل هذه الأنظمة ثابتًا وقابل للتعديل.

محركات مكبس شعاعي

تصميم المحرك الهيدروليكي الأكثر مرونة وتوازنًا من حيث التحكم في عزم الدوران العالي. تتوفر آليات المكبس الشعاعي بحركة فردية ومتعددة. تُستخدم الأولى في الخطوط اللولبية لحركة السوائل والمعلقات السائبة ، وكذلك في الوحدات الدوارة لناقلات الإنتاج. يمكن أن ينعكس جهاز المكبس الشعاعي ومبدأ تشغيل محرك هيدروليكي أحادي المفعول في الدورة الوظيفية التالية: تحت الضغط العالي ، تبدأ غرف العمل في العمل على قبضة القيادة ، وبالتالي بدء دوران العمود ،يحيل الجهد إلى الرابط التنفيذي. العنصر الهيكلي الإلزامي هو الموزع لتصريف السوائل وتزويدها ، إلى جانب غرف العمل. تتميز أنظمة العمل المتعددة بميكانيكا أكثر تعقيدًا وتطورًا لتفاعل الغرف مع عمود وقنوات لتوزيع السائل. في هذه الحالة ، يوجد تنسيق مقسم واضح داخل وظيفة نظام التوزيع لكتل الأسطوانات الفردية. يمكن التعبير عن التنظيم الفردي على الدوائر في أبسط الأوامر لتشغيل / إيقاف الصمامات ، وفي تغيير نقطة في معلمات الضغط وحجم الوسيط المضخ.

محرك هيدروليكي خطي

متغير من المحرك الهيدروليكي الإيجابي الذي يولد الحركات الواردة فقط. غالبًا ما تُستخدم مثل هذه الآليات في الآلات المتنقلة ذاتية الدفع - على سبيل المثال ، في ماكينة حصادة مدمجة ، يدعم المحرك الهيدروليكي وظيفة الوحدات التنفيذية بسبب طاقة محرك الاحتراق الداخلي. من عمود الإخراج الرئيسي لمحطة الطاقة ، يتم توجيه الطاقة إلى عمود الوحدة الهيدروليكية ، والتي بدورها توفر الطاقة الميكانيكية لأعضاء حصاد الحبوب. على وجه الخصوص ، فإن المحرك الهيدروليكي الخطي قادر على تطوير قوى سحب ودفع على نطاق واسع من الضغوط ومناطق العمل.

الخلاصة

تمتلك آلات الطاقة الهيدروليكية العديد من نقاط التشغيل الإيجابية ، والتي تظهر بطرق مختلفة اعتمادًا على التصميم المحدد للوحدة. حتى إذاجهاز الدوران للمحرك الهيدروليكي بسيط ولا يتطلب تكاليف صيانة جدية ، ثم التصميمات المحورية والشعاعية في الإصدارات الجديدة مصممة بشكل أكبر لتحقيق عزم دوران عالٍ والحفاظ على مؤشرات طاقة مناسبة ، ولكن صيانتها أكثر تكلفة. بالنسبة لعدد من المؤشرات العالمية ، هناك مزايا عامة للآلات الهيدروليكية على البطاريات والأجهزة الكهربائية والديزل ، ولكن لديها أيضًا نقاط ضعف ، والتي يتم التعبير عنها بكفاءة منخفضة نسبيًا والاعتماد على عوامل غير مباشرة لعملية العمل. يتعلق هذا بحساسية المكونات الهيدروليكية للتغيرات في درجات الحرارة ، ولزوجة وسط العمل ، والتلوث ، وما إلى ذلك.