ГИДРАВЛИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

В последние годы водные гидравлические системы привлекают большой интерес из-за их характеристик, во-первых, они удобны для пользователя, а так же  экологически безопасны. Давайте подробнее рассмотрим, как это работает. Какая на ваш взгляд связь между водяным пистолетом и гигантским краном? На первый взгляд, никакой связи нет. Но подумайте о науке, стоящей за ними, и вы придете к удивительному выводу: водяные пистолеты, а так же краны используют силу движущихся жидкостей очень похожим образом. Эта технология называется гидравликой, и она используется для питания всего: от автомобильных тормозов до моторных лодок. По сей день прогресс не стоит на месте и  достижения продолжаются с постоянно увеличивающимися мощностями, повышенной надежностью благодаря усовершенствованным методам фильтрации и диагностики, более высокой энергоэффективности за счет внедрения схем определения нагрузки и расширенной работы с помощью электронного управления.

Существует ряд причин, множество преимуществ почему гидравлика революционна.  Они не загрязняют окружающую среду, не создают риска взрывоопасности, являются дешевыми в эксплуатации, обеспечивают высокую мощность. Их можно легко использовать в  пище промышленности, оффшорной, спасательного оборудования. Для разработки гидравлических насосов поршневого типа и двигателей, которые являются основными структурными частями системы. При всех этих плюсах, есть и свои подводные камни, как необходимость в своевременной замене  старых материалов и оптимальной структуре для преодоления ржавчины, утечки и низкой смазывающей способности. Дабы сохранить эффективность и надежность поршневого гидравлического насоса и двигателей, детали подшипников, которые значительно влияют на их производительность и надежность, тщательно прочищают и своевременно обслуживают.

Отцом и изобретателем гидравлического оборудования является Джозеф Брама — английский изобретатель, он известен тем, что изобрел гидравлический пресс. Вместе с Уильямом Джорджем Армстронгом его можно считать одним из двух родоначальников гидротехники. Важнейшим изобретением Брама был гидравлический пресс. Гидравлический пресс зависит от принципа Паскаля, что давление в замкнутой системе постоянное. Пресс имел два цилиндра и поршни различных поперечных сечений. Если на меньший поршень было наложено усилие, это было бы переведено в большее усилие на большой поршень. Фактически цилиндры действуют аналогично тому, как рычаг используется для увеличения силы. Брама получил патент на свой гидравлический пресс в 1795 году, а пока  гидротехника считалась практически неизвестной наукой, Брама вместе с Джорджем Армстронгом были двумя пионерами в этой области.

Брама был очень плодовитым изобретателем, хотя не все его изобретения были столь же важны, как и его гидравлический пресс. Они включали: пивной двигатель, строгальную машину, бумагоделательную машину, машину для автоматической печати банкнот с последовательными серийными номерами и авторучку. Его самым большим вкладом в инженерное дело было его стремление к контролю качества. Он понял, что для успеха двигателей их нужно будет обработать до гораздо более высокого уровня И это в последующем позволило двигателям работать с парами высокого давления, значительно увеличивая их выпускную способность.

Основная идея любой гидравлической системы очень проста: сила, которая применяется в одной точке, передается в другую точку с использованием несжимаемой жидкости. Жидкость почти всегда является маслом. Сила почти всегда умножается в процессе. Самое замечательное в гидравлических системах состоит в том, что труба, соединяющая два цилиндра, может быть любой длины и формы, позволяя ей подстраиваться под всевозможные предметы, разделяющие два поршня. Труба также может быть развилкой, так что один главный цилиндр может при необходимости управлять более чем одним ведомым. Оптимальность в гидравлических системах заключается в том, что очень легко добавить в систему умножение силы (или деление).

Тормоза в вашем автомобиле  -  хороший пример базовой гидравлической системы с поршневым приводом. Когда вы нажимаете педаль тормоза в своем автомобиле, она в свою очередь нажимает на поршень в главном цилиндре. Четыре портовых поршня, по одному на каждом колесе приводятся в действие, дабы прижать тормозные колодки к тормозному ротору и в следствии остановить автомобиль. (Фактически, сегодня почти во всех автомобилях на дороге два главных цилиндра управляют двумя подчиненными цилиндрами каждый. Таким образом, если один из главных цилиндров имеет проблему или выйдет из строя, вы все равно сможете остановить машину). Одной из особенностей гидравлической системы - является категорическое отсутствие воздушных пузырьков. Возможно, вы слышали о необходимости «выпустить воздух из тормозных магистралей» вашего автомобиля. Если в системе есть воздушный пузырь, то применяется сила, прикладываемая к первому поршню, сжимающая воздух в пузырьке, а не перемещение второго поршня, что сильно влияет на эффективность.

Рассмотрим основные концепты гидравлической системы на примере крана. Гидравлические краны могут быть простыми по дизайну, но они в одиночку могут выполнять работу сотен человек, которые в противном случае казались бы невозможными. В течение нескольких минут эти машины могут поднимать многотонные мостовые балки на автомобильных дорогах и тяжелое оборудование на заводах и даже поднимать дома. При осмотре гидравлического крана-манипулятора в действии, трудно поверить, насколько слаженно и просто он движется, поскольку он имеет дело с этими многотонными объектами с относительной легкостью. Гидравлические автокраны различаются грузоподъемностью. Легко сказать, насколько конкретный гидравлический автокран может поднять только по названию: 40-тонный кран может поднять 40 тонн (40 000 килограммов).

Ранее мы описали принцип действия гидравлических машин, Большинство гидравлических машин используют какую-то несжимаемую жидкость, жидкость с максимальной плотностью. Масло является наиболее часто используемой несжимаемой жидкостью для гидравлических машин, включая гидравлические краны. В простой гидравлической системе, когда поршень опускается на масло, масло передает все первоначальное усилие другому поршню, который приводится в движение.

Давление в гидравлической системе создается одним из двух типов гидравлических насосов:

- Переменный насос

- Шестеренчатый насос

Большинство гидравлических автокранов используют двухступенчатые насосы, которые имеют пару промежуточных зубчатых передач для создания давления в гидравлическом масле. Когда давление необходимо увеличить, оператор толкает дроссельную заслонку для ускорения работы насоса. В шестеренчатом насосе единственный способ получить высокое давление - запустить двигатель на полную мощность, что не является лучшим решением.

Перед любым подъемом оператор вводит данные в компьютер, включая вес снимаемого объекта и высоту, на которую он должен быть поднят. Этот компьютер служит в качестве резервной копии оператора, предупреждая, если кран перегружен или используется вне его возможностей. Используя компьютер и точный алгоритм просчета, оператор также определяет угол подъема и радиус стрелы. Как только все это введено, компьютер может отслеживать ход подъема и предупреждать водителя, если кран приближается к его ограничениям. Если стрела поднята слишком высоко для величины нагрузки, начнет загораться серия огней во внутренней части переднего окна. Эти индикаторы являются сигнальными лампами (LMI).

Подытоживая можно прийти к мнению, что гидравлическое оборудование — это различные механизмы, которые работаю за счет сжатия жидкости и выделяемой благодаря этому энергии. Похожий принцип используется в пневматическом оборудовании, только в этом случае сжимается не жидкость, а газ. И такое оборудование может использоваться во всех  сферах человеческого бытия и несомненно облегчает наше существование.

Список литературы:

1. Басниев К.С., Дмитриев Н.М., Розенберг Г.Д. «Нефтегазовая гидромеханика». Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2003.-480 с.
2. Киселев П.Г. «Гидравлика. Основы механики жидкости». Учебное пособие.-М.:Энергия, 1980.-360 с.
3. Раинкина Л.Н. «Гидромеханика». Москва 2006, РГУ им. Губкина