Двигатель это механизм электрическую гидравлическую: Гидравлический двигатель (fluid drive) — Что такое Гидравлический двигатель (fluid drive)?

Просто о сложном. Двигатель

Все вышло из воды

Двигатель – это устройство, которое преобразует какой-либо вид энергии в механическую работу.

Двигатели разделяют на первичные и вторичные.

К первичным относятся те виды двигателей, которые преобразуют природные энергетические ресурсы в механическую работу. Это ветряное и водяное колесо, гиревой механизм, тепловые двигатели.

Вторичные – двигатели, которые преобразуют выработанную или накопленную энергию другими источниками. К ним относят электрические, пневматические и гидравлические.

Первичные двигатели, такие как парус и водяное колесо, были известны с незапамятных времен и использовались повсеместно.

До середины XVII века человек обходился первичными двигателями и довольствовался силой воды, ветра и тяжести.

Первым шагом на пути к двигателю стала пароатмосферная машина, созданная по проектам французского физика Дени Папена и английского механика Томаса Севери, которая сама по себе не могла служить механическим приводом, и к ней необходимо было водяное колесо.

В 1763 году механик Иван Ползунов по собственному проекту изготовил стационарную паровую машину, которая хоть и была далека от совершенства, но работала без сбоев.

К 1784 году английский механик Джеймс Уатт создал более совершенную паровую машину, которая была названа универсальным паровым двигателем.

В машине был предусмотрен жесткий поршень, по обе стороны которого поочередно подавался пар. Подача пара происходила автоматически, а поршень через кривошипно-шатунную систему вращал маховик, который обеспечивал плавность хода. Такая модификация машины Севери не была привязана к водонапорной башне и могла стать самостоятельным приводом различных механизмов. Уатт создал элементы, которые в дальнейшей истории двигателестроения в той или иной вариации входили во все паровые машины, получившие широкое распространение. Их использовали как приводы станков, экипажей для перевозки людей и грузов, судов и локомотивов на железных дорогах.

Следующим шагом в двигателестроении стала паровая турбина, изобретенная в конце XIX века, которая применялась на морских судах и на электростанциях в начале XX века.

Индустрия двигателестроения не стояла на месте, и в конце XIX века на первый план вышли двигатели внутреннего сгорания.

Первым в семействе ДВС стал механизм, созданный французским инженером Этьеном Ленуаром в 1860 году. Его конструкция представляла собой одноцилиндровый двухтактный газовый двигатель. Ленуар использовал принцип работы поршня двигателя Уатта, но рабочим телом служил не пар, а продукты сгорания смеси воздуха и светильного газа, вырабатываемого газогенератором.

Двигатель Ленуара стал первым в истории серийно выпускавшимся ДВС.

В 1897 году инженер Рудольф Дизель предложил ДВС с воспламенением рабочей смеси в цилиндре от сжатия воздуха, который был впоследствии назван его именем.

Двигатели внутреннего сгорания стали основой развития автомобильного транспорта в XX веке.

В первой половине XX века были созданы новые типы первичных двигателей: газовые турбины, реактивные двигатели, а в 1950-х и ядерные силовые установки.

В 1834 году русский ученый Борис Якоби создал первый пригодный для практического использования вторичный двигатель – электродвигатель постоянного тока.

Двигатели можно классифицировать по источнику энергии, по типам движения, по устройству, по назначению и т.д.

Отрасль двигателестроения является одной из наиболее развивающихся. В год по всему миру подается до 50 заявок на патентование в категории «Двигатели». В основном это модификации существующих механизмов с новым соотношением элементов либо с принципиальными новинками. Новые конструкции же появляются редко.

А вместо сердца – пламенный мотор

В авиации используются в основном тепловые двигатели, которые создают тягу, необходимую для поднятия летательного аппарата в воздух.

По способу создания тяги авиационные двигатели можно разделить на три группы: винтовые, реактивные и комбинированные.

Винтовые двигатели создают тягу вращением воздушного винта, а реактивные преобразуют энергию топлива в кинетическую энергию вытекающей из двигателя газовой струи, вызывающей силу реакции, непосредственно используемой в качестве движущей силы. Воздушно-реактивные двигатели используют для сгорания кислород атмосферного воздуха.

Комбинированные создают тягу, складывающуюся из силы реакции потока продуктов сгорания, вытекающих из двигателя, и тяги, создаваемой обычным или специальным воздушным винтом. Комбинированные двигатели разделяются на турбовинтовые, турбореактивные и винтовентиляторные. Также их называют газотурбинными авиадвигателями.

Такие двигатели с легкостью поднимают в небо трансатлантические лайнеры, но их мощности недостаточно для того, чтобы поднять ракету в космос.

Для ракет используют реактивные двигатели, в них для сгорания топлива используется окислитель, транспортируемый самим летательным аппаратом.

Кроме того, сила тяги реактивного двигателя не зависит от наличия окружающей среды, а также от скорости самой ракеты.

Взлетные технологии

Развитие отрасли двигателестроения в России, стремящейся к независимости от импортных механизмов, началось в 1980-х гг. Такие предприятия, как УМПО, НПП «Мотор», рыбинское НПО «Сатурн», включились в мировую гонку за создание передового двигателя, который составит конкуренцию продукции таких гигантов промышленности, как Pratt & Whitney, которой комплектуют самолеты линейки Boeing и Airbus.

В результате многолетней кропотливой работы всех предприятий и НИИ отрасли, а также интеграции частного и государственного капитала был создан авиационный двигатель ПД-14. Он предназначен для новейшего российского среднемагистрального самолета МС-21, который в конце 2017 года совершил тестовый перелет с аэродрома корпорации «Иркут» на аэродром Жуковский для проведения дальнейших испытаний.

ПД-14 представляет собой турбореактивный двухконтурный двухвальный двигатель. Взлетная тяга ПД-14 может достигать 18 тонн.

Эксперты сравнивают ПД-14 с двигателями для среднемагистральных самолетов компаний Pratt & Whitney и Rolls-Royce.

На базе ПД-14 ведутся разработки вертолетного двигателя ВК-2500М. Подготовка демонстрационной модели двигателя нового поколения запланирована на 2021 год. Как и в ПД-14, в конструкции ВК-2500М будут использованы новейшие материалы, что позволит облегчить массу на 15% по сравнению с существующими аналогами без потери мощности.

Первая модификация указанного двигателя ВК-2500 активно вводится в эксплуатацию, а также выводится на международный рынок путем валидации сертификатов в странах-импортерах. 

Мы наращиваем объемы производства двигателей ВК-2500 в интересах государственного заказчика, а также планируем существенно нарастить экспорт. При этом сборка ведется полностью из российских комплектующих

Анатолий Сердюков, индустриальный директор авиационного кластера Госкорпорации Ростех

В отличие от своего предшественника, новый вертолетный двигатель оснащен цифровой системой автоматического управления с современным электронным блоком автоматического регулирования и новейшими датчиками. Использование современных технологий и новейших материалов позволило обеспечить поддержание режимов в более широком диапазоне температур наружного воздуха, повысить ресурсы и показатели топливной экономичности. Такие двигатели позволят вертолетам семейства Ми-17 и аналогичным расширить потенциал своих возможностей в высокогорных районах и районах с жарким климатом.

Российское двигателестроение развивается в направлении как гражданской, так и военной авиации. В апреле 2018 года завершились работы по стендовым испытаниям опытного двигателя АЛ-41Ф-1.Данная разработка предприятия «ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение» является двигателем первого этапа для истребителя пятого поколения Су-57. АЛ-41Ф-1 является авиационным турбореактивным двухконтурным двигателем с форсажной камерой и управляемым вектором тяги.

Несмотря на гонку технологий, существуют системы, проверенные временем и доказавшие свою эффективность даже спустя многие годы. Ракетные двигатели РД 107/108 на протяжении более полувека являются основой пилотируемой космонавтики в России.

Именно благодаря РД 107/108 Юрий Гагарин совершил свой легендарный полет. Двигатели РД-107 устанавливаются на блоках первой ступени, а РД-108 – второй.

РД-107/108 показали себя как одни из самых надежных и удачных двигателей, поднимающих космические корабли. Они стоят на серийном производстве и доставляют на орбиту российских космонавтов, американских астронавтов и космических туристов.

Российский ракетный двигатель уже назван рекордсменом. За 60 лет использования он не утратил своего первенства в отрасли. На основе первых двигательных систем разработано 18 модификаций.

Когда в 2011 году США прекратили использование шаттлов, единственным способом отправки космонавтов на МКС остались корабли «Союз», оснащенные двигателями РД-107/108. 

Выводы

• 
  Отрасль двигателестроения является одной из наиболее востребованных и перспективных как для развития промышленности страны, так и для выхода на международный рынок.

• 
  Внедрение частного капитала и интеграция научно-технической базы предприятий, занимающихся разработкой и производством двигательных систем и комплектующих, позволили создать полный производственный цикл отечественных двигателей, способных составить конкуренцию мировым аналогам.

Рекомендации

• 
  Интеграция научно-технических достижений и новейших технологий в области двигателестроения для оперативного реагирования отрасли на запросы гражданской и военной авиации, а также космонавтики и своевременного ввода в эксплуатацию новых двигательных систем, отвечающих вызовам времени и не уступающих мировым аналогам.

• 
  Создание и поддержание научно-технической базы, способной обеспечить российскую авиационную отрасль двигательными системами отечественного производства, сокращение объемов импорта, а также вывод конкурентоспособной продукции на мировой рынок.

Гидравлические двигатели — что это такое? Их виды и типы

Содержание

1. Гидравлические двигатели
2. История гидравлических двигателей
3. Как работает гидравлическая энергия
4. Как работают гидравлические двигатели
5. Типы гидравлических двигателей
6. Преимущества гидравлических систем и двигателей
7. Применение гидравлических двигателей
8. Уход за гидравлическими двигателями
9. Виды и типы гидравлических двигателей
10. Гидравлический мотор термины

Гидравлические двигатели

Гидравлические двигатели преобразуют гидравлическое давление в силу, способную генерировать большую мощность. Это тип привода, который преобразует давление движущейся гидравлической жидкости в крутящий момент и энергию вращения.

Гидравлические двигатели являются важным компонентом в области гидравлики, специальной формы передачи энергии, которая использует энергию, передаваемую при перемещении жидкостей под давлением, и преобразует ее в механическую энергию.

Передача энергии — это общий термин, обозначающий область преобразования энергии в полезные повседневные формы. Тремя основными ветвями передачи энергии являются электрическая энергия, механическая мощность и гидравлическая энергия.

Гидравлическую энергию можно далее разделить на область гидравлики и область пневматики (перевод энергии сжатого газа в механическую энергию).

Поскольку их часто путают в повседневном языке, важно различать гидравлические двигатели и гидроагрегаты.

С технической точки зрения замкнутая механическая система, которая использует жидкость для производства гидравлической энергии, известна как гидравлический силовой агрегат или гидравлический силовой агрегат.

Эти блоки или блоки обычно включают резервуар, насос, систему трубопроводов / трубопроводов, клапаны и приводы (включая как цилиндры, так и двигатели).

Однако нередко можно услышать, что гидравлический двигатель описывается как состоящий из этих компонентов — резервуара, насоса и т. д. Однако более точнее описывать гидравлический двигатель как часть общей гидравлической системы питания, которая работает в синхронизировать с этими другими компонентами.

Гидравлические двигатели — это тип исполнительного компонента в общей гидравлической энергетической системе — компонент, ответственный за фактическое преобразование гидравлической энергии в механическую.

История гидравлических двигателей

Возможно, гидравлическая энергия восходит к истокам человеческой цивилизации. На протяжении тысячелетий люди использовали силу перемещения воды для получения энергии. (Самым простым «гидравлическим» применением является использование движущейся воды для поворота колес. )

С точки зрения разработки гидравлических двигателей середина промышленной революции стала заметным поворотным моментом. В том же году английский промышленник Уильям Армстронг начал разработку более эффективных приложений гидравлической энергии после того, как заметил неэффективность использования водяного колеса во время рыбалки.

Одним из его первых изобретений был роторный двигатель с водяной тягой. К сожалению, это изобретение не привлекло большого внимания, но оно предоставило раннюю модель поворотного привода, основанного на гидравлической энергии.

Как работает гидравлическая энергия

Жидкости представляют собой «среднее» состояние между газами и твердыми телами в спектре материи. Несмотря на это, жидкости представляют собой твердые тела в гораздо большей степени, чем газы, в одном важном аспекте: они практически несжимаемы.

Одним из следствий этого является то, что сила, приложенная к одной точке в ограниченной жидкости, может довольно эффективно передаваться в другую точку той же жидкости.

Эта реальность составляет основу механической энергии, которую могут производить гидравлические системы. Для более полного объяснения того, как работает гидравлическая мощность, обратитесь к нашей статье о гидравлических насосах.

Как работают гидравлические двигатели

Ранее было отмечено, что «Закон Паскаля» применим к замкнутым жидкостям. Таким образом, чтобы жидкость действовала гидравлически, она должна работать с замкнутой системой определенного типа.

Как отмечалось во введении, эти «системы» известны как гидравлические силовые агрегаты и имеют три основные части — резервуар, насос и привод, которые работают вместе для преобразования гидравлической энергии в механическую.

Гидравлические двигатели являются неотъемлемой частью машин, работа которых зависит от гидравлической энергии, поскольку они приводят в действие и «завершают» процесс преобразования гидравлической энергии в механическую.

Поскольку гидравлические двигатели представляют собой довольно простые машины, состоящие из вращающихся механизмов, они специально преобразуют гидравлическую энергию в механическую энергию вращения.

Основной корпус и внутренние компоненты двигателя изготовлены из металла, такого как сталь или железо, поэтому они могут выдерживать высокое давление и рабочие скорости. В некотором смысле двигатели можно рассматривать как гидравлические насосы, работающие «в обратном направлении» или в обратном направлении.

В целом, гидравлический силовой агрегат перекачивает жидкость (обычно это масло) через небольшой пневматический двигатель из резервуара и отправляет ее в двигатель, регулируя температуру жидкости. Масло перекачивается из резервуара через впускной клапан к выпускному клапану через ряд шестерен, поворотные лопатки или цилиндры, в зависимости от типа гидравлического двигателя.

Жидкость под давлением создает механическую энергию и движение, физически толкая двигатель, заставляя вращающиеся компоненты вращаться очень быстро и передавая энергию механизму, к которому подключен двигатель.

Как правило, не каждый компонент вращения напрямую связан с производством механической энергии; например, в типичном мотор-редукторе только одна из двух шестерен связана с валом двигателя и отвечает за его вращение.

Этот тип работы прямо контрастирует с электрическими двигателями, в которых электромагнитные силы, создаваемые протекающим электрическим током, являются ответом на вращение вала двигателя.

Типы гидравлических двигателей

Существует три основных типа гидравлических двигателей: шестеренчатые, лопастные и поршневые. Каждый идентифицируется по конструкции вращающегося внутри компонента. В совокупности различные типы гидравлических двигателей оптимальны для широкого диапазона конкретных применений, условий или использования.

• Одним из распространенных видов гидравлических двигателей является гидравлический редукторный двигатель. Жидкость закачивается в коробку передач под высоким давлением, которая вращает шестерни, генерируя энергию.
• Двигатели поршневого типа представляют собой еще один распространенный тип гидравлических двигателей. Радиально-поршневые гидравлические двигатели имеют поршни, установленные вокруг центрального вала, уравновешенного эксцентриситетом.  Жидкость заставляет поршни двигаться наружу, вызывая вращение. Аксиально-поршневые гидравлические двигатели получили свое название от того факта, что они используют осевое движение вместо радиального, несмотря на их конструкцию, аналогичную радиально-поршневым двигателям.
• Гидравлические лопастные двигатели получили свое название от лопастей (прямоугольных лопастей), которые скользят внутрь и наружу из роторов с прорезями, когда жидкость нагнетается в двигатель через впускное отверстие.
• Гидравлические моторы колес встроены в ступицы колес для подачи энергии, необходимой для вращения колес и перемещения транспортного средства. Гидравлический колесный двигатель может управлять одним колесом или несколькими колесами, в зависимости от мощности двигателя и размера машины.
• Другие двигатели ориентированы на скорость вращения и крутящий момент. Высокоскоростные гидравлические двигатели преобразуют гидравлическое давление в силу при повышенных оборотах в минуту, вырабатывая большое количество энергии. Гидравлические двигатели с высоким крутящим моментом работают на низких скоростях при работе с повышенным крутящим моментом, благодаря чему они получили название «двигатели с низкой скоростью и высоким крутящим моментом».

Гидравлические двигатели и их различные применения все еще совершенствуются. Одним из примеров является разработка гибридных гидравлических автомобилей, которые разрабатываются как альтернатива гибридным газовым / электрическим автомобилям. Транспортные средства с гибридной гидравликой особенно эффективны при рекуперации энергии при торможении или замедлении.

Преимущества гидравлических систем и двигателей

Использование гидравлических систем в целом дает несколько преимуществ в общей области передачи энергии. Некоторые из этих преимуществ включают эффективность, простоту, универсальность, относительную безопасность и т. Д. Эти и другие преимущества более подробно рассматриваются в нашей статье о гидравлических насосах.

В частности, гидравлические двигатели имеют два очевидных преимущества:

• Мощность.  Гидравлические двигатели могут производить гораздо большую мощность, чем другие двигатели того же размера, и по этой причине используются для больших нагрузок, чем электродвигатели.
• Компактность. Когда ограниченное пространство является проблемой, используются небольшие гидравлические двигатели. Небольшие гидравлические двигатели имеют малую длину хода; они могут быть меньше дюйма.

Основным недостатком использования гидравлических двигателей является неэффективное использование фактического источника энергии. Энергетические системы с гидравлическими двигателями могут потреблять большое количество гидравлической жидкости.

Например, машинам с гидравлическим приводом на строительных площадках нередко требуется 100 или более галлонов гидравлического масла для работы.

Применение гидравлических двигателей

Гидравлические системы и их использование широко используются в самых разных областях, включая строительство, сельскохозяйственные поля, промышленные поля, области транспорта (например, автомобилестроение, авиакосмическая промышленность), различные морские рабочие среды и т. д.

Гидравлические двигатели обычно используются в машинах, требующих высокого давления такие действия, как воздушные суда для подъема закрылков, тяжелые строительные машины, такие как экскаваторы-погрузчики или промышленные подъемные краны, или для питания автоматизированных производственных систем.

Гидравлические двигатели также используются в траншеекопателях, автомобилях, строительном оборудовании, приводах для морских лебедок , процессах утилизации и утилизации отходов, колесных двигателях для военной техники, самоходных кранах, экскаваторах, лесном хозяйстве, сельском хозяйстве,конвейерные и шнековые системы, дноуглубительные работы и промышленная обработка.

Уход за гидравлическими двигателями

Несмотря на кажущуюся простоту гидравлических систем, инженеры и производители должны учитывать определенные переменные, чтобы создать эффективное и безопасное устройство. Жидкость, используемая в двигателе или системе, должна, прежде всего, быть хорошей смазкой.

Он также должен быть химически стабильным и совместимым с металлами внутри двигателя. Насос, резервуар для жидкости и предохранительные клапаны должны иметь соответствующую мощность, производительность или прочность, чтобы двигатель работал на оптимальном уровне.

Проблемы с гидравлическими двигателями часто могут быть связаны с плохим обслуживанием, использованием неподходящей жидкости в двигателе или неправильным использованием самого двигателя. Некоторые нередкие причины отказа мотора:

• внутренняя утечка (из трубопроводов, питающих двигатель и т. д.)
• плохая центровка двигателя (например, несоосность вала двигателя во время установки)
• использование грязной гидравлической жидкости.

Никогда не следует откладывать диагностику и устранение первопричины отказа двигателя, когда бы он ни происходил.

Важно помнить, что гидравлические двигатели предназначены для работы в определенных пределах, которые нельзя превышать. Эти ограничения в основном включают крутящий момент, давление, скорость, температуру и нагрузку.

В качестве одного примера, работа гидравлического двигателя при чрезмерных температурах приводит к разжижению гидравлической жидкости, отрицательно влияет на внутреннюю смазку и снижает общий КПД двигателя. Пребывание в рабочих пределах двигателя предотвратит ненужные и ненужные неисправности.

С точки зрения безопасности относительная простота гидравлических систем и компонентов (по сравнению с электрическими или механическими аналогами) не означает, что с ними не следует обращаться осторожно.

Основная мера безопасности при взаимодействии с гидравлическими системами — по возможности избегать физического контакта. Активное давление жидкости в гидравлической системе может представлять опасность, даже если гидравлическая машина не работает активно.

Виды и типы гидравлических двигателей

• Двигатели с гидроприводом используются в системах с цилиндрами, насосами, клапанами и другими компонентами.
• Гидравлические барабанные двигатели представляют собой передовую и высокоэффективную систему привода конвейера, в которой двигатель, трансмиссия и подшипники полностью заключены в корпус барабана.
• Двигатели гидравлических насосов используются в системах с цилиндрами, насосами, клапанами и другими компонентами.
• Роликовые гидравлические двигатели , разновидность орбитальных гидравлических двигателей, имеют ролики, которые имеют гидродинамическую опору для минимизации трения, что обеспечивает максимальную долговечность и высокую производительность при высоком давлении.
• Роторные гидравлические двигатели , разновидность орбитальных гидравлических двигателей, особенно подходят для длительных рабочих циклов при среднем давлении. Роторные двигатели приводятся в действие лопастями, которые закреплены и установлены непосредственно на статоре.

Гидравлический мотор термины

Аэрация — воздух в гидравлической жидкости.

Аккумулятор — емкость, в которой хранится жидкость под давлением. Аккумуляторы, обычно поршневые, баллонные и диафрагменные, используются в качестве источника энергии или для поглощения гидравлических ударов.

Цилиндр — устройство, преобразующее гидравлическую энергию в линейное механическое движение и силу.

Смещение — количество жидкости, которое проходит через насос, двигатель или цилиндр за период времени или во время одного события срабатывания, такого как оборот или ход.

Коэффициент сухого трения — степень трения, возникающего в результате контакта между движущимися поверхностями вала двигателя.

Фильтр — Устройство в гидравлической системе, которое используется для удаления загрязнений из масла.

Гидравлическая система питания — система, которая использует давление жидкости для передачи и управления мощностью.

Шестерня — зубчатое колесо, используемое для передачи механической энергии.

Гидравлика — наука о передаче силы через среду содержащейся жидкости.

Гидравлический тестер — устройство, которое используется для поиска и устранения неисправностей и проверки компонентов гидравлической системы.

Линия — трубка, труба или шланг, который действует как проводник гидравлической жидкости.

Масло — скользкая и вязкая жидкость, не смешиваемая с водой. Масло часто используется в гидравлических системах, потому что его нельзя сжимать.

Поршень — цилиндрический кусок металла, который движется вверх и вниз внутри цилиндра гидравлического двигателя.

Нажимная пластина — пластина на стороне шестеренчатого или лопастного насоса или картриджа двигателя, которая используется для сведения к минимуму зазора и проскальзывания.

Насос — механическое устройство, которое перекачивает жидкости и газы всасыванием или давлением.

Сопротивление — в гидравлике состояние, вызванное препятствием или ограничением на пути потока.

Вал — Устройство, которое механически прикреплено к рабочей нагрузке и обеспечивает вращательное движение в двигателях.

Ход — движение элемента золотника клапана, штока цилиндра или насоса или смещение двигателя по прямой линии, которая устанавливает пределы движения.

Дроссель — ограничение нормального потока жидкости.

Крутящий момент — мера силы, прилагаемой к вращательному движению, обычно измеряется в фут-фунтах.

Клапан — устройство, контролирующее расход, направление или давление жидкости.

Лопасть — в гидравлическом двигателе плоская поверхность, которая вращается и отталкивается от жидкости.

Гидравлические и электрические аналоги: двигатели постоянного тока и гидравлические двигатели

Загрузите эту статью в формате PDF.

Учитывая, что последовательно соединенные электродвигатель постоянного тока и гидравлический двигатель с компенсацией давления имеют одинаковые номинальные значения скорости и крутящего момента, они оба будут иметь практически одинаковые характеристики крутящий момент-скорость. Обобщенная кривая скорости вращения для обоих типов двигателей показана на рис. 1 . Предсказуемые реакции двух моторов показывают, почему это возможно.

Двигатель постоянного тока с последовательным соединением

Электродвигатель постоянного тока с последовательным соединением (рис. 2) был представлен в предыдущей части «Управление движением». В то время это объяснялось так:

«Чтобы понять взаимосвязь между магнитным потоком поля статора и скоростью, вспомним, что двигатель будет ускоряться до тех пор, пока противоэлектродвижущая сила (ЭДС) не сравняется (или почти не сравняется) с напряжением питания: напряжение батареи на рисунке. При первой подаче питания вал двигателя не вращается. ЭДС счетчика равна нулю, поэтому ток достигает высокого значения. Высокий ток вызывает большой пусковой момент, поэтому двигатель разгоняется. Но по мере разгона двигателя противоэдс увеличивается, уменьшая ток якоря, I А . Уменьшение тока сопровождается уменьшением потока поля. Таким образом, двигатель теперь должен увеличить скорость, чтобы создать высокую противо-ЭДС, что вызывает дальнейшее уменьшение потока, требующее еще большей скорости, и так далее.

1. Двигатели постоянного тока с последовательным соединением имеют почти такие же характеристики крутящего момента и скорости, что и гидравлические двигатели с компенсацией давления.

«Однако в то же время уменьшенный поток уменьшает крутящий момент, уменьшая ускорение, и так далее. В конце концов устанавливается равновесие, при котором двигатель перестает разгоняться при некотором конечном токе якоря и некоторой конечной частоте вращения вала.

Этот двигатель полностью аналогичен двигателю с компенсацией давления, рабочий объем которого увеличивается с увеличением давления. В результате получается двигатель с высокой скоростью при низком давлении (нагрузке) и низкой скоростью при высоком давлении, как у двигателя с последовательным соединением».

Именно это показано на рис. 1. При высокой скорости крутящий момент низкий, а при низкой скорости крутящий момент высокий. Кривую на рис. 1 часто называют «кривой постоянной выходной мощности», что не совсем верно, а только приблизительно. Важной функцией последовательного двигателя является предотвращение буксования первичного двигателя. Это делает хорошую работу. В электродвигателе более значительное использование — это «универсальный двигатель». В данном контексте универсальный означает, что двигатель будет работать как на переменном, так и на постоянном токе.

Понимание того, как универсальный двигатель может функционировать и быть эффективным с переменным током, зависит от знания того, что ток является причинным фактором для магнитного потока, а поток — это то, что создает рабочий параметр, который создает магнитные силы и, таким образом, генерирует крутящий момент.

Когда обмотка возбуждения и обмотка якоря соединены последовательно, абсолютно верно, что токи в обеих одинаковы и, следовательно, потоки и магнитные силы всегда находятся в фазе. Если ток питается половиной переменного цикла, то потоки поля и якоря притягиваются, т. е. северный полюс поля притягивает южный полюс якоря.

2. При последовательном соединении двигателя ток якоря принудительно проходит через катушку возбуждения статора.

Когда ток меняет направление в следующем полупериоде переменного тока, это происходит в обеих катушках, и южный полюс будет притягивать северный полюс, так как оба изменили полярность. Этого не могло бы произойти с параллельной обмоткой возбуждения в двигателе с параллельным подключением, который не будет работать с переменным током. В нем не было бы необходимого одновременного двойного и синфазного обращения обоих полей. Они всегда будут не в фазе и на величину, которая зависит от нагрузки на вал, что в лучшем случае приведет к неэффективности.

Двигатели серии

часто используются в ручных электрических инструментах, таких как дрели и дисковые пилы. Высокий крутящий момент желателен, например, для обеспечения проникновения сверла в тяжелых условиях или для распиливания твердых сучков в других условиях, не требуя чрезмерных и повреждающих входных токов. Существуют некоторые тонкие различия в конструкции универсального двигателя по сравнению с конфигурацией исключительно постоянного тока. Например, и якорь, и железные сердечники статора должны быть ламинированы, чтобы уменьшить влияние вихретокового нагрева и неэффективности.

Одно из важных соображений, касающихся последовательного двигателя, заключается в том, что скорость может стать чрезмерной при снятии нагрузки с вала. При более низкой нагрузке скорость увеличивается, заставляя двигатель увеличивать свою скорость для поддержания противо-ЭДС из-за уменьшения тока и потока. Это вызывает дальнейшее увеличение скорости, что еще больше снижает ток и, в свою очередь, требует дальнейшего увеличения скорости из-за уменьшения потока.

И так в бесконечной положительной обратной связи; в конечном счете, скорость может убежать и разрушить двигатель. В конструкцию должны быть включены специальные функции для предотвращения чрезмерной скорости.

Гидравлический двигатель с компенсацией давления

Важной целью двигателя с компенсацией давления является низкий крутящий момент при высокой скорости и наоборот, как в случае с двигателем постоянного тока с последовательным соединением. Кривая крутящий момент-скорость для гидравлического двигателя будет очень похожа на показанную на рис. 1. Следуя соединениям гидравлического двигателя с компенсацией давления в рис. 3 , можно увидеть, что упрощенный механизм компенсации представляет поршень с регулируемой пружиной смещения. Движение чувствительного поршня механически связано с механизмом смещения и изменяет смещение. Цилиндр чувствительного поршня соединен с линиями давления трансмиссии.

3. Комбинированная принципиальная схема и разрез двигателя с компенсацией давления; фазировка такова, что увеличение давления увеличивает рабочий объем.

Обратите внимание, что сторона высокого давления трансмиссии соединена с левой стороной чувствительного поршня, вызывая движение вправо. Связь такова, что движение вправо уменьшает рабочий объем двигателя, что и является желаемым результатом.

В нормальном режиме работы гидростатический трансмиссионный насос обеспечивает относительно постоянный расход в результате объемного насосного действия. Если нагрузка на двигатель низкая, перепад давления в трансмиссии будет низким, в результате чего смещающая пружина в компенсационном механизме двигателя будет обеспечивать малый рабочий объем. В этом случае двигатель будет вращаться с относительно высокой скоростью.

Когда нагрузка на двигатель возрастает, в какой-то момент, в зависимости от того, насколько винт регулировки давления сжал пружину смещения, давление будет достаточно высоким для того, чтобы чувствительный поршень поднялся из условия минимального смещения. С левой стороны узла чувствительного поршня имеется регулировочный винт минимального смещения. Минимальный рабочий объем должен быть установлен таким образом, чтобы двигатель не превышал скорость при низком давлении.

По мере увеличения крутящего момента двигателя давление обязательно растет вместе с ним, что еще больше увеличивает рабочий объем. Когда насос обеспечивает фиксированный объем потока, двигатель с увеличенным рабочим объемом способен поглощать весь выходной поток насоса, и двигатель замедляется. Однако с увеличением давления и смещения крутящий момент двигателя легко увеличивается, чтобы справиться с возрастающей внешней нагрузкой. В результате получается характеристика крутящий момент-скорость, подобная показанной на рис. 1.9.0007

Основной функцией гидростатической трансмиссии с двигателем с компенсацией давления является уменьшение рывков первичного двигателя. То есть насос и двигатель в трансмиссии обычно могут нести мощность, в три или четыре раза превышающую максимальную мощность первичного двигателя, часто дизельного двигателя.

Пиковая мощность гидростатической трансмиссии называется угловой мощностью . Механизм компенсации предотвращает достижение угловой точки питания. В результате двигатель может быть уменьшен по мощности, но по-прежнему способен развивать высокий крутящий момент, хотя и при низкой скорости, а также высокую скорость, но при уменьшенном крутящем моменте. Между тем, двигатель развивает свою угловую мощность, но его не тянут. Как двигатель с компенсацией давления в гидростатической трансмиссии, так и двигатель постоянного тока с последовательным соединением будут демонстрировать этот тип защиты от заедания.

Привод Ward Leonard

Первоначальный привод Ward Leonard (рис. 4) , представленный в 19 веке, использовал генератор и двигатель с независимо регулируемыми токами возбуждения. При увеличении тока возбуждения генератора выходное напряжение генератора будет расти и заставлять двигатель ускоряться до тех пор, пока его противо-ЭДС не приблизится к напряжению генератора.

4. Оригинальный привод Ward Leonard имел регулируемые токи возбуждения генератора и двигателя. Ток возбуждения генератора контролировал скорость двигателя, а ток возбуждения двигателя контролировал его выходной крутящий момент. Это очень похоже на гидростатическую трансмиссию.

Увеличение тока возбуждения двигателя привело к увеличению его противоэдс, которая, в свою очередь, замедлилась, чтобы соответствовать выходной мощности генератора. Больший ток поля двигателя означает больший поток двигателя и, следовательно, больший крутящий момент двигателя.

Хотя во время патентования это, вероятно, не имело значения, привод Ward Leonard является рекуперативным: при работе с нагрузками с высокой инерцией энергия, переданная инерции при ускорении, может быть возвращена в электрическую сеть при замедлении. Кроме того, поток энергии может быть двунаправленным.

Обе обмотки возбуждения не обязательно должны быть управляемыми. Это была революционная идея и совершенно особое использование электроэнергии. Важной особенностью была переменная выходная скорость. Фактически, изменчивость выходной скорости и крутящего момента остается важной и сегодня. Вот как веб-сайт Википедии объясняет привод Уорда Леонарда и его происхождение:

Управление Уорда Леонарда, также известное как Система привода Уорда Леонарда, была широко используемой системой управления скоростью двигателя постоянного тока, представленной Гарри Уордом Леонардом в 189 году.1. В начале 1900-х годов система управления Уорда Леонарда была принята на вооружение ВМС США и также использовалась в пассажирских лифтах крупных шахт. Он также предоставил решение для движущегося тротуара на Парижской выставке 1900 года, где многие другие не работали должным образом. Он применялся к железнодорожным локомотивам, использовавшимся во время Первой мировой войны, и использовался в зенитных радиолокационных системах во время Второй мировой войны. Поскольку она обеспечивала плавное регулирование скорости и постоянный крутящий момент, система управления Уорда Леонарда широко использовалась для лифтов до тех пор, пока в 19-м веке не стали доступны тиристорные приводы.80-е годы. Многие системы управления Ward Leonard и их варианты по-прежнему используются.

Основная концепция — Ключевой особенностью системы управления Ward Leonard является возможность плавного изменения скорости двигателя постоянного тока, в том числе реверсирования, путем управления обмотками возбуждения и, следовательно, выходным напряжением постоянного тока. генератор. Поскольку скорость двигателя постоянного тока определяется подаваемым напряжением, это обеспечивает простое управление скоростью. Генератор постоянного тока мог приводиться в действие любым способом, при условии, что он также снабжал источником напряжения обмотки возбуждения. Этот «первичный двигатель» мог быть двигателем переменного тока или двигателем внутреннего сгорания (его применение в транспортных средствах было запатентовано Г. В. Леонардом в 1919 г.).03).

Различия между различными приводами Ward Leonard в первую очередь заключаются в элементах управления. Генератор был заменен новыми, мощными и гибкими электронными средствами управления, такими как контроллеры с переменной частотой. Эти контроллеры являются гибкими и, что, возможно, более важно, используют двигатели переменного тока. Недостатком двигателей с коммутацией постоянного тока является то, что щетки изнашиваются, а контакт щетка-коллектор является источником дугового разряда. С другой стороны, двигатели переменного тока лишены таких неприятностей. Кроме того, последние версии средств управления двигателем переменного тока могут быть рекуперативными и возвращать энергию в электрическую сеть.

Гидростатическая трансмиссия почти естественно регенеративная. То есть высокая инерционная нагрузка в стационарном приложении будет возвращать энергию в электрическую сеть. Это относится как к асинхронному двигателю как к первичному двигателю, так и к синхронному двигателю. Но ни один из дисков не может обеспечить регенерацию в мобильных приложениях. Это не проблема с трансмиссией; скорее, это проблема с первичным двигателем.

Когда энергия возвращается в двигатель, двигатель не может преобразовать или сохранить энергию. Другие средства, такие как аккумуляторы, необходимы для хранения гидравлической энергии, чтобы ее можно было восстановить в течение другой части рабочего цикла машины.

Силовые установки дизельных электровозов, например, в которых используются современные варианты привода Уорда Леонарда, требуют огромных блоков резисторов. Энергия заливается в эти банки и преобразуется в тепло. Это не более эффективно, чем фрикционные тормоза для замедления. Использование гидростатических трансмиссий не решает эту проблему, если нет аккумуляторных накопителей.

5. Это полностью функционирующая гидростатическая трансмиссия с насосом и двигателем с компенсацией давления.

Сходство между гидростатической трансмиссией и приводом Ward Leonard велико и выходит за рамки того, что описано в этом кратком обзоре. Отход связан с более новыми средствами управления двигателем, такими как частотно-регулируемые приводы для электродвигателей. Для гидростатической трансмиссии таких достижений не произошло, в основном потому, что нет практического эквивалента двигателю или генератору переменного тока. Его можно придумать с гидравликой переменного тока, и, без сомнения, его пробовали, но он остается несбыточной мечтой.

На практике и насос, и двигатель гидростатической трансмиссии должны иметь компенсацию давления. Упрощенная аналитическая схема показана на рис. 5 . Для простоты контуры кондиционирования жидкости и механические упоры на компенсаторах не показаны. Компенсатор насоса защищает трансмиссию от избыточного давления, в то время как компенсатор двигателя обеспечивает поддержание кривой постоянной выходной мощности, показанной на рис. 1, для предотвращения рывков первичного двигателя.

Можно ли использовать гидравлический насос в качестве гидромотора? – Гидравлический насос Kawasaki

Гидравлические двигатели используются в различных устройствах, таких как насосы, водяные турбины и сельскохозяйственные машины. В этой статье мы обсудим принципы работы гидромоторов и посмотрим, как можно использовать гидравлический насос в качестве гидромотора.

Гидравлический двигатель — это тип электродвигателя, который использует гидравлическое давление для выработки энергии. Гидравлический насос, используемый в качестве гидромотора, работает по принципу двойного действия: когда поршень насоса находится в нижнем положении, жидкость вытесняется из цилиндра, что вызывает снижение давления в системе; когда поршень поднимается, повышенное давление заставляет жидкость течь обратно в цилиндр, и это восстанавливает исходное давление.

Конструкция гидравлического насоса делает его идеальным кандидатом для использования в качестве гидравлического двигателя. Гидравлический насос можно легко преобразовать из электродвигателя в гидродвигатель, заменив компоненты электродвигателя на те, которые обеспечивают гидравлику.

В целом существует два типа электродвигателей – синхронные и асинхронные – каждый со своими преимуществами и недостатками. Синхронный электродвигатель работает с обеими катушками, вращающимися с одинаковой скоростью, что обеспечивает высокий КПД, поскольку мощность подается непрерывно. Однако синхронные двигатели менее устойчивы к помехам, таким как отказы или перегрузки, поэтому они не подходят для приложений, где надежность имеет решающее значение. Асинхронные электродвигатели работают с одной катушкой, вращающейся быстрее, чем с другой, что приводит к снижению эффективности, но повышает устойчивость к помехам.

Что такое гидравлический насос?

Гидравлический насос — это машина, которая использует жидкость под давлением для перемещения предметов или жидкостей. Гидравлический двигатель представляет собой двигатель, в котором в качестве рабочего механизма используется гидравлический насос.
Как работает гидравлический насос?
Когда вы поворачиваете ручку на традиционном бензиновом двигателе, поршни двигаются вверх и вниз, вталкивая и вытягивая топливно-воздушную смесь в цилиндры и из них. Эта движущаяся смесь воздуха и топлива заставляет двигатель работать. В гидравлическом насосе жидкость под давлением движется таким же образом. Поршни окружены герметичным цилиндром, заполненным жидкостью под давлением. Когда вы тянете за ручку, давление в цилиндре заставляет жидкость проходить через поршни. Так работает гидромотор.
Для чего нужен гидромотор?
Гидравлический двигатель можно использовать во многих различных областях. Вот некоторые из них:

— Насосы для воды, нефти или газа
— Вращающиеся машины, такие как лопасти вентилятора или пропеллеры
— Сельскохозяйственное оборудование

Можно ли использовать гидравлический насос в качестве гидравлического двигателя

Как работает гидравлический насос?

Гидравлический насос представляет собой тип поршневого двигателя, который использует давление гидравлической жидкости для приведения двигателя в действие. Жидкостью обычно является масло, но это также может быть вода, воздух или даже природный газ. Когда вы нажимаете на поршень в гидравлическом насосе, давление жидкости внутри насоса заставляет вращающийся вал вращаться. Затем это вращение приводит в движение шестерни насоса, который, в свою очередь, приводит в движение поршень или поршни в двигателе.

Гидравлический насос — универсальный тип двигателя, который можно использовать для различных целей. Некоторые из наиболее распространенных применений гидравлического насоса — это насосы для воды, нефти и газа, вращающиеся машины и сельскохозяйственное оборудование.

Что такое гидравлический двигатель?

Гидравлический двигатель — это тип двигателя, который использует гидравлическую энергию для создания движения. Гидравлические двигатели часто используются в промышленности, например, в станках и строительном оборудовании, поскольку они эффективны и надежны. Они работают, используя давление воды или других жидкостей для создания движения.

Наиболее распространенным типом гидравлического двигателя является гидравлический двигатель с прямым приводом. В этом типе двигателя используется редуктор для преобразования вращательного движения вала в поступательное движение гидравлической жидкости. Затем жидкость приводит в действие ротор двигателя, который, в свою очередь, создает механическую энергию, необходимую для движения машины.

Как работает гидравлический двигатель?

Гидравлический двигатель — это устройство, использующее гидравлическую жидкость под давлением для перемещения объекта. Гидравлической жидкостью обычно является масло, но также может быть вода или другие жидкости. Давление в гидравлической жидкости заставляет объекты двигаться. Гидравлические двигатели используются в различных областях, включая строительство, добычу полезных ископаемых, сельское хозяйство и производство.

Основной принцип гидравлического двигателя прост. Когда вы оказываете давление на жидкость, она движется. В гидравлическом двигателе это давление создается потоком гидравлической жидкости через двигатель. Жидкость проходит через ряд труб и камер, которые создают высокое давление в системе. Это высокое давление используется для перемещения объекта.

В большинстве случаев гидравлическая жидкость находится под давлением с помощью электрического насоса. Этот насос обеспечивает необходимую энергию для создания высокого давления в системе. Когда вы нажимаете на курок гидравлического насоса, это высокое давление высвобождается непрерывным потоком. Этот поток жидкости под давлением проходит через двигатель и перемещает объект.

Разница между гидравлическим двигателем и гидравлическим насосом

Гидравлический двигатель — это устройство, которое использует гидравлическое давление для создания движения. С другой стороны, гидравлический насос представляет собой устройство, которое использует жидкость под давлением для перемещения объектов. Чаще всего гидравлический двигатель подключается к гидравлическому насосу для приведения в действие объекта или системы.

Гидравлический двигатель обычно используется в транспортных средствах. Гидравлические двигатели часто используются для привода различных частей автомобиля, включая двигатель, тормоза и рулевое управление.

Другое распространенное применение гидравлического двигателя — строительство. Гидравлические двигатели часто используются в строительных машинах для перемещения объектов, таких как бетон и камни.

В целом гидравлический двигатель более мощный, чем гидравлический насос. Гидравлический насос может перемещать только небольшие объекты, а гидравлический двигатель может перемещать гораздо более крупные объекты.

Можно ли использовать гидравлический насос в качестве гидромотора

Каковы преимущества и недостатки использования гидравлического насоса в качестве мотора?

Основным преимуществом использования гидравлического насоса в качестве двигателя является низкая стоимость. Гидравлический насос можно приобрести за относительно небольшие деньги, при этом нет необходимости в дополнительном оборудовании или проводке. Кроме того, гидравлический насос можно легко модифицировать для создания двигателя. Недостатком использования гидравлического насоса в качестве двигателя является то, что выходная мощность ограничена.