Потери энергии (давления)
Другим важным моментом для понимания основ гидравлики является потеря энергии (давления) в гидравлической системе.
Например, некоторое сопротивление потоку вызывает снижение давления потока, результатом чего является потеря энергии.
Вязкость масла
Масло обладает вязкостью. Вязкость масла самостоятельно создаёт сопротивление потоку.
Сопротивление потоку за счёт трения.
Во время прохождения масла по трубам происходит снижение давления за счёт трения.
Такое снижение давления возрастает в следующих случаях:
1) При использовании длинной трубы
2) Использование трубы малого диаметра
3) При резком возрастании потока
4) При большой вязкости
Снижение давления по другим причинам
Кроме снижения давления за счёт трения, потери могут происходить за счёт изменения направления потока и изменения каналов протекания масла.
Протекание масла через дроссель
Как мы сказали раньше, снижение давления происходит при ограничении потока масла. Дроссель является видом ограничения, часто устанавливаемый в гидравлическую систему для создания разницы давления в системе. Однако, если мы останавливаем поток за дросселем, действует закон Паскаля и давление выравнивается на обоих сторонах.
Потеря энергии
Как вы хорошо знаете, имеется множество труб, фитингов (соединений) и клапанов, входящих в гидравлическую систему. Определённое количество энергии (давления) используется только для перемещения масла из одного места в другое, до выполнения работы.
Потерянная энергия преобразуется в тепло
Потеря энергии за счёт снижения давления преобразуется в тепло. Повышение потока масла, повышение вязкости масла, повышение длинны трубы или шланга, а так же подобные изменения, вызывают повышение сопротивления и вызывает перегрев. Во избежание данной проблемы, применяйте запасные части, идентичные оригинальным.
Эффективность работы насоса
Как мы сказали раньше в предшествующем тексте, гидравлический насос преобразует механическую энергию в гидравлическую энергию. Эффективность работы насоса проверяется его производительностью и является одним из пунктов при проверке работоспособности. Эффективность насоса означает то, как хорошо насос справляется со своей работой.
Имеется три подхода при определении эффективности работы насоса.
ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПОДАЧИ
ЭФФЕКТИВНОСТЬ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА (МЕХАНИЧЕСКИЙ)
ПОЛНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ
Эффективность подачи
Эффективность подачи – это отношение фактической подачи насоса к теоретической подаче насоса. В действительности, фактическая подача насоса меньше чем теоретическая подача насоса. Это обычно выражено в процентах. Разница обычно выражена внутренней течью в насосе за счёт отверстий в рабочих деталях насоса. Некоторые отверстия сделаны во всех деталях для смазки. Внутренняя течь случается при износе деталей насоса, произведённых с малым допуском. Мы рассматриваем повышенную внутреннюю течь как потерю эффективности.
Эффективность крутящего момента
Эффективность крутящего момента – это отношение фактического выходящего крутящего момента насоса к входящему крутящему моменту насоса. Фактический выходящий крутящий момент насоса всегда меньше, чем входящий крутящий момент насоса. Потери крутящего момента происходят за счёт трения подвижных частей насоса.
Полная эффективность
Полная эффективность – это отношение выходящей гидравлической мощности к входящей механической мощности насоса. Это величина обеих: эффективности подачи и эффективности крутящего момента. Другими словами, полная эффективность может быть выражена как выходящая мощность разделённая на входящую мощность. Выходящая мощность меньше входящей мощности из за потерь в насосе за счёт трения и внутренней течи. В общем, эффективность шестеренчатых и поршневых насосов составляет 75 – 95 %. Поршневой насос обычно оценивается выше, чем шестеренчатый насос.
Мощность, необходимая для работы насоса
По причинам, приведённым ранее, мощность, необходимая для работы насоса должна быть больше, чем выходящая мощность. Здесь приведён пример насоса мощностью 100 л.с. Если эффективность насоса 80%, то необходимо подвести мощность 125 л.с. Необходимая мощность = выходящая мощность/эффективность = 100/80 = 125 л.с. Другими словами, двигатель мощностью 125 л.с. необходим для работы насоса мощностью 100 л.с. с эффективностью 80 %.
Неисправность насоса
Что снижает эффективность работы насоса? Грязное масло – основная причина поломки насоса. Твёрдые частицы грязи, песка и т.д. в масле используются в насосе как абразивный материал. Это вызывает интенсивный износ деталей и увеличивает внутреннюю течь, тем самым понижая эффективность работы насоса.
Дренажный канал
Канал, который используется для слива масла в бак, называется дренажным каналом.
Кавитация насоса
Когда происходит кавитация?
Кавитация случается, когда масло не полностью заполняет предназначенное для заполнения пространство в насосе. Это способствует появлению воздушных пузырьков, которые вредны для насоса. Представим, что впускная линия насоса узкая, это вызывает падение входящего давления. Когда давление низкое, масло не может поступать в насос так же быстро, как и выходить из него. Результатом является то, что пузырьки воздуха образуются в поступающем масле.
Воздух в масле
Такое снижение давления приводит к появлению некоторого количества растворённого воздуха в масле и воздух заполняет полости. Воздух в масле в виде пузырьков, так же заполняет полости. Когда заполненные воздухом полости, которые образованы при низком давлении, поступают в область высокого давления насоса, они разрушаются. Это создаёт действие, равносильное взрыву, которое разбивает или выносит мелкие частицы насоса и вызывает чрезмерный шум и вибрацию насоса.
Последствия взрыва
Разрушения, происходящее постоянно, вызывают взрыв. Сила этого взрыва достигает 1000 кг/см² и мелкие металлические частицы выносятся из насоса. Если насос работает при кавитации длительное время, он может быть серьёзно повреждён.
Гидравлический мотор
Мотор работает в обратной последовательности, если сравнивать с насосом. Насос подаёт масло, тогда как мотор работает от этого масла. Мотор преобразует гидравлическую энергию в механическую энергию для выполнения работы.
Эффективность работы мотора
Подобно гидравлическому насосу, эффективность мотора определяется его производительностью. Эффективность потока является одним из показателей при определении производительности мотора. Внутренняя течь происходит из-за отверстий в рабочих деталях мотора. Некоторые отверстия имеются во всех деталях для смазки. Увеличение течи связано с износом деталей с малым допуском. Мы рассматриваем повышенную внутреннюю течь как потеря эффективности.
Проверка работы мотора
Как мы сказали раньше, канал, через который масло поступает в бак, называется дренажный канал. Это даёт нам один метод для проверки работы мотора, сравнив фактическое количество слитого из мотора в бак масла с установленной величиной. Чем больше количество слитого масла в бак, тем больше потери энергии и соответственно снижение производительности мотора.
Гидравлический цилиндр
Течь цилиндра – наружная течь
Во время вытягивания штока цилиндра возможно попадание грязи и другого материала. Затем, когда шток втягивается, происходит попадание грязи в цилиндр и повреждение уплотнений. На штоке цилиндра имеется защитное уплотнение, которое препятствует попаданию грязи внутрь цилиндра во время втягивания штока. Если течь происходит из штока цилиндра необходимо заменить все уплотнения штока.
Течь цилиндра – внутренняя течь
Течь внутри цилиндра может вызвать замедленное движение или остановку под нагрузкой. Течь поршня может быть вызвана неисправным уплотнением поршня, кольца или поцарапанной поверхностью внутри цилиндра. Последнее может быть вызвано попаданием грязи и наличие песка в масле.
Замедление движения
Наличие воздуха в цилиндре является основной причиной замедленного действия, особенно при установке нового цилиндра. Весь попавший в цилиндр воздух должен быть стравлен.
Спускание цилиндра
Если цилиндр спускает при остановке, проверьте на внутреннюю течь. Другими причинами неисправности могут быть неисправный распределительный клапан или поломка предохранительного клапана.
Неровности или ржавчина штока цилиндра
Незащищённый шток цилиндра может быть повреждён ударом о твёрдый предмет. Если гладкая поверхность штока повреждена, уплотнения штока могут быть разрушены. Неровности на штоке могут быть исправлены специальным средством. Другая проблема – ржавчина на штоке. При хранении цилиндра, втяните шток для защиты его от ржавчины.
Клапаны
Крекинг давление и давление полного потока
Крекинг давление – это давление, при котором открывается предохранительный клапан. Давление полного потока – это давление, при котором через предохранительный клапан проходит наиболее полный поток. Давление полного потока немного выше, чем крэкинг давление. Регулировка предохранительного клапана установлена на значение давления полного потока.
Регулировка давления
Как мы сказали раньше, давление полного потока немного выше, чем крэкинг давление. Это потому, что натяжение пружины отрегулировано на открытие клапанов. Это состояние называется как регулировка давления и это один из недостатков простого предохранительного клапана.
Крэкинг давление и регулировка давления
Предохранительный клапан, управляемый пилотной линией имеет меньшее давление регулировки, чем у предохранительного клапана прямого действия. На рисунке показано сравнение двух этих типов клапанов. В то время, как предохранительный клапан прямого действия на рисунке открывается на половине давления полного потока, предохранительный клапан, управляемый пилотной линией открыт на 90% его давления полного потока.
Что лучше?
Предохранительный клапан, управляемый пилотной линией лучше для системы с высоким давлением и с большой производительностью. Потому, что эти клапаны не открываются до достижения давления полного потока, происходит эффективная защита системы – масло сохраняется в системе. Хотя более медленная работа, чем предохранительный клапан прямого действия, предохранительный клапан, управляемый пилотной линией поддерживает в системе более постоянное давление.
Редукционный клапан
Что это такое?
Редукционный клапан используется в цепи гидравлического мотора для создания обратного давления для управления во время работы и для остановки мотора, когда цепь в нейтральном состоянии.
Редукционный клапан для кранов
Редукционный клапан обычно закрывается вместе с клапаном управления давления с внутренним обратным клапаном. Когда насос подаёт масло на мотор лебёдки на опускание, мотор работает по инерции под действием 
силы тяжести груза, другими словами, когда мотор превышает допустимую скорость, редукционный клапан подаёт обратное давление, таким образом, предотвращая свободное падение груза. Внутренний обратный клапан даёт разрешение на подачу обратного потока для вращения мотора в обратном направлении, для поднятия груза.
Редукционный клапан для экскаваторов.
Редукционный клапан экскаватора обеспечивает мягкий старт и повышение скорости хода/поворота, а также предотвращает кавитацию мотора. Давление в напорной линии насоса всегда выше давления линии мотора. Попытка превышения установленной скорости мотора по инерции вызывает снижение давления в напорной линии и клапан немедленно перекрывает линию мотора до тех пор, пока не восстановится давление напорной линии.
Техническое обслуживание клапанов
Поддерживайте хорошее состояние клапанов!
Как вы хорошо знаете, клапаны являются прецизионными изделиями и должны снимать точные показания давления, направления и объёма масла гидравлической системы. Поэтому, клапаны должны быть правильно установлены и содержаться в нормальном состоянии.
Причины неисправности клапанов
Загрязнения, такие как грязь, пух, коррозия и отстой могут вызвать неправильную работу и повреждение деталей клапана. Такие загрязнения вызывают заедание клапана, неполное открытие или обдирание поверхности сопряжения до тех пор, пока не начнётся течь. Такие неисправности исключены при содержании оборудования в чистоте.
Точки проверки
Во время поиска неисправностей или ремонта, проверьте следующие детали.
Распределительный клапан давления – Предохранительный клапан
Проверьте седло клапана (седло клапана и тарелка клапана) на предмет течи и задирания. Проверьте на предмет застревания плунжера в корпусе. Проверьте резиновые колечки. Проверьте, не засорён ли дроссель.
Распределительный клапан потока
Проверьте золотник и каналы на предмет неровностей и царапин. Проверьте уплотнения на течь Проверьте на наличие неровностей краёв. Проверьте на наличие царапин на золотнике.
Золотники распределительного клапана потока установлены в корпусе в рассчитанных местах. Это сделано для обеспечения наименьшего зазора между корпусом и золотником для предотвращения внутренней течи и максимального качества сборки. Поэтому, устанавливайте золотники в соответствующие отверстия.
