Особенности гидравлических систем высокого давления

Для большинства гидравлических систем есть по большому счету два способа получить необходимую мощность: большая подача и (относительно) низкое давление и низкая подача и высокое давление, потому что усилие - это результат давления и подачи. Если увеличить давление и одновременно пропорционально уменьшить подачу, то мощность не изменится. Например, 100 л/мин при давлении 200 бар соответствуют то же выходной мощности что и 50 л/мин при давлении 400 бар.
Более высокое давление означает более высокие нагрузки и силы, создаваемые небольшими компонентами системы, и, поскольку, эти компоненты небольшие, они должны работать с большой скоростью для создания высокого давления и небольшой подачи гидравлической жидкости. Небольшая подача означает, что размеры трубопроводной арматуры, клапанов и даже гидравлического бака можно уменьшить. В публикациях «Основные функции гидравлического бака» и «Как выбрать гидравлический бак», мы писали, что объем гидравлического бака принято рассчитывать из соотношения 3-5 значений подачи в минуту.

    Поэтому мощность отдельных компонентов и системы в целом возрастает с увеличением давления, но у высокого давления есть ряд недостатков

    :
  • Способность рассеивать тепло в окружающую среду у системы ниже, потому что площадь поверхности гидравлического бака, трубопроводной арматуры и компонент меньше.Другими словами, для систем высокого давления часто необходим хороший теплообменник.
  • Большой разброс в объеме жидкости (компрессия) при высоком давлении означает ухудшение управляемости системы
  • Увеличение уровня шума как следствие больших пиковых нагрузок и большие затраты энергии на выполняемую работу.
  • Потенциально больший износ от трения и нагрузок на подшипники и поверхности скольжения, более серьезные повреждения в результате аэрации гидравлической жидкости и кавитации из-за высокой степени ее сжатия.
    Тем не менее, в большинстве вариантов применения, преимущества высокого давления перевешивают его недостатки, поэтому на протяжении нескольких десятилетий среднее рабочее давление в гидравлических системах увеличивалось. Но, очевидно, высокое давление представляет некоторые проблемы при проектировании систем:
  • Усложнение конструкции шлангов и труб, т.е. более жесткие шланги, большие радиусы изгиба, и иногда, использование специальных приспособлений для сборки.
  • Сложные (и дорогие) гидроблоки, приводы, насосы, трубы.
  • Высокие требования к уплотнениям, новые конструкции соединений, более жесткие требования к допускам для сохранения герметичности.
  • Необходимо уделять особое внимание конфигурации гидравлического бака, подбору труб и шлангов, размещению компонент для избегания резонанса и высокого уровня шума.

Помимо жестких требований к прочности материалов и проблем с шумом, повышение рабочего давления оказывает влияние и на надежности системы. Мы знаем, что усилие в гидравлической системе - это продукт давления и площади, поэтому, когда давление повышается, оно оказывает воздействие и на смазочные поверхности. Вязкость масла и прочность пленки являются жизненно важными для поддержания планки смазки между нагруженными частями. Мы неоднократно говорили, что масло можно считать самым важной частью гидравлической системы, поэтому для систем высокого давления правильный выбор масла критически важен для достижения оптимальной надежности.
При высоком давлении контроль загрязнений становится одной из приоритетных задач, потому что, чем выше нагрузка на смазывающие элементы, тем больше они подвержены износу и тем выше риск попадания в систему воды и загрязнений.
При разработке гидравлических систем высокого давления вопросы охлаждения, фильтрации и контроля загрязнений выходят на первый план, и последствия ошибок на стадии проектирования будут более значительными.

гидравлическая сисьема


Для пользователей гидравлических систем высокого давления расходы на эксплуатацию окажутся выше по сравнению с общепромышленными системами из-за большей вероятности отказов, обусловленных более высокой температурой, деградации масла и загрязнениями. Другими словами отсутствие профилактического обслуживания установки будет выходить очень дорого. Это та цена, которую необходимо платить за компактность и мобильность гидравлики.

90