Гидравлика и пневматика

• Основные виды гидравлических устройств
• Преимущества и недостатки гидравлических систем
• Основные виды пневматических устройств
• Преимущества и недостатки пневматических систем
• Перспективы развития пневматики и гидравлики

Несмотря на множество схожих свойств и характеристик, пневматические и гидравлические системы во многом отличаются друг от друга. Поэтому при выборе той или иной системы для прикладного применения следует учитывать их ключевые преимущества и недостатки.

Основные виды гидравлических устройств

Основными компонентами гидравлических систем являются гидроцилиндры, гидромоторы, гидрораспределители, гидростанции, гидрозамки, гидроаккумуляторы, гидролинии, насосы, дроссели, фильтрующие устройства, клапаны.

Насос и гидравлический двигатель – это основные составляющие любого гидропривода. Насос выступает в роли поставщика гидравлической энергии, а гидродвигатель – ее потребителя. Последний преобразовывает эту энергию в механическую. Управлять движением выходных звеньев гидродвигателя помогают соответствующие регулирующие устройства (гидрораспределители, дроссели). Также это можно делать за счет изменения параметров насоса или двигателя.

Для правильной работы гидропривода зачастую требуется установка устройств для очистки жидкости от абразивных частиц, реже – устройств для подогрева или охлаждения рабочей жидкости.

Преимущества и недостатки гидравлических систем

Системы, преобразовывающие энергию жидкости в механическую, обладают рядом преимуществ:

• простота управления гидроприводом и его автоматизации;
• надежность;
• возможность реализации различных видов движения (поступательное, поворотное, вращение);
• высокие показатели передаваемой мощности (в расчете на единицу массы устройства);
• не требуется производить смазку подвижных частей – они смазываются рабочей жидкостью (минеральным маслом);
• возможность получать большие усилия при малых размерах привода;
• устройства удобно компонуются внутри основного оборудования.

Недостатки таких систем:

• возможные утечки масла, необходимость дозаправки рабочей жидкости;
• невысокий КПД;
• необходимость фильтрации рабочей жидкости;
• отсутствие возможности эффективной передачи гидравлической энергии на большие расстояния.

Основные виды пневматических устройств

В состав пневматических систем входят пневмоцилиндры, пневмораспределители, пневмоавтоматика, пневмоглушители, компрессоры, маслораспылители, фильтры, теплообменники, влагоотделители, ресиверы, редукционные клапаны, фитинги, шланги.

Ключевыми составными частями любого пневматического привода являются пневмодвигатель и компрессор (источник энергии).

Воздух, поступающий в пневмосистему, очищается с помощью фильтровальных элементов. Компрессор производит сжатие этого воздуха. В ходе этого процесса температура воздуха повышается. Поэтому перед подачей по пневмолиниям проводят его охлаждение в теплообменнике. В сжатый воздух с помощью маслораспылителей добавляют небольшое количество смазки для уменьшения трения двигающихся деталей. Благодаря работе редукционного клапана, воздух к пневмодвигателям поступает при постоянном давлении. Управление движением выходных звеньев пневмодвигателя осуществляется при помощи пневмораспределителей.

Преимущества и недостатки пневматических систем

Среди важных преимуществ пневматических систем стоит выделить следующие:

• небольшой вес рабочего газа, а также исполнительных механизмов;
• простота и экономичность;
• доступность рабочего тела и отсутствие надобности подавать его в начало процесса;
• в отличие от гидропривода, энергию сжатого воздуха можно доставлять на большие расстояния, утечки не имеют критически важного значения, отсутствует загрязнение окружающей среды;
• нет жестких требований к зазорам между деталями, что делает эти системы удобными для использования на производственных объектах с повышенной температурой (литейные, кузнечные цеха).

Недостатки:

• изменение температуры воздуха в результате процессов сжатия и расширения приводит к обмерзанию системы, образованию конденсата, что требует дополнительных затрат на установку оборудования для устранения этих проблем;
• небольшой КПД (еще ниже, чем у гидропривода) и высокая стоимость данного вида энергии;
• вероятность взрывного разрушения трубопроводов, что может привести к травмированию персонала.

Перспективы развития пневматики и гидравлики

Дальнейшее совершенствование электроники способствует существенному упрощению управления перемещением выходных звеньев пневматических и гидравлических приводов. В последние годы выпускается все больше техники управляемой по принципу джойстика.

Новые вычислительные средства позволяют вывести на более высокий уровень вопросы диагностирования ключевых параметров систем. Информация от датчиков собирается и анализируется специальной программой на вычислительной машине.

Разработка и внедрение новых конструкционных материалов, а также составов для изготовления уплотнений положительно влияет на снижение веса и повышение надежности систем.