В современной технике наиболее широко применяются четыре типа приводов: электрические, механические, гидравлические и пневматические. Все они предназначаются для одной и той же цели: приводить в действие те или иные рабочие органы сложных машин и управлять движением этих органов. Для правильной ориентировки в выборе типа привода для того или иного рабочего органа машины надо знать особенности и основные технико-эксплуатационные параметры всех существующих разновидностей приводов. Лишь в результате сравнительного анализа можно выбрать оптимальный вариант для конкретного случая. Говоря об особенностях гидравлических приводов в первую очередь необходимо заметить, что они обладают удачным сочетанием ряда весьма ценных для машиностроения качеств, а именно: 1. Позволяют бесступенчато, в широком диапазоне, регулировать скорость движения управляемого рабочего органа в обе стороны. Электроприводы постоянного тока типа “генератор-двигатель” позволяют бес ступенчато регулировать скорость движения лишь в диапазоне от 10 до 30. Электроприводы с электромашинным усилителем имеют Dэму=200, однако мощность серийно выпускаемых электроприводов с ЭМУ ограничена 50 кВт. Механические вариаторы скорости обычно имеют Dмв=5¸10, и, в редких случаях сугубо специального исполнения, до 100. Тиристорные электроприводы переменного тока имеют Dти =200¸2000, но пока выпускаются в ограниченных масштабах на мощности до 10 кВт. Пневматические приводы из-за слишком “мягкой” механической характеристики, обусловленной сжимаемостью газа для регулирования скорости в большинстве случаев мало пригодны. Таким образом, по диапазону регулирования гидравлические приводы не имеют себе равных. 2. Просты и надежны в управлении. По простоте, надежности и габаритам гидравлические управляющие устройства обладают наилучшими показателями. По существу эти два качества (широкий Dгп - простота и надежность в управлении) явились определяющими при выборе гидропривода в качестве исполнительного звена для синхронно следящих систем зенитных артустановок (1942 - США) и зенитных пусковых установок (70-е годы), предназначенных для запуска ракет с головкой самонаведения по низколетящим целям. 3. Обладают малой инерционностью. Инерционность гидравлического двигателя, выполняющего функцию исполнительного элемента привода, в 5¸10 и более раз меньше инерционности лучших современных электродвигателей такой же мощности. Это обстоятельство явилось главной причиной того, что гидравлические системы используются для нужд управления практически на всех современных скоростных самолетах и ряде типов ракет. При этом мощность гидравлических систем управления на современных военных самолетах достигает 1000 и более киловатт. 4. Имеют малый вес и габариты на единицу передаваемой мощности. Для современных гидроприводов различного назначения отношение массы к мощности находится в пределах Gгг=1¸25 кг/кВт (общего назначения Gгг=10¸25 кг/кВт). Благодаря этому качеству удалось создать индивидуальные гидравлические агрегаты, передающие мощность до 4000 кВт и развивающие усилия до 75000 тонн. Другие типы приводов по весовым и габаритным параметрам существенно уступают гидроприводу. Так, например, для регулируемых электроприводов различных типов Gэл=50¸80 кг/квт. 5. Герметичны. Поэтому не требуют повседневного ухода и могут работать не только в атмосфере, но и глубоко под водой. Это качество сделало гидропривод практически незаменимым в системах управления различными механизмами современных подводных лодок. 6. Допускают весьма простыми и надежными средствами преобразовать вращательное движение в прямолинейное возвратно-поступательное и поворотное. Этим качеством обладают все типы передач - гидравлические им не уступают. 7. Обладают достаточно жесткими механическими характеристиками. Конечно, менее жесткими, чем некоторые механические передачи, например, цепные, но обычно в несколько раз более жесткими, чем электроприводы постоянного тока и пневмоприводы. 8. Обладают хорошей агрегатностью. Сравнительно легко компонуются в отдельные блоки и агрегаты. По этому параметру они уступают лишь электрическим системам. 9. Могут передавать механическую энергию одновременно или последовательно от любого источника (электродвигатель, дизель, человек). При этом каких-либо операций по переключению не требуется, что достигается включением в систему простейших устройств, называемых обратными клапанами. По способности одновременно или последовательно передавать механическую энергию от различных источников без операций переключения гидропривод, по существу, не имеет себе равных в машиностроении. Это качество имеет очень большое значение для агрегатов военной техники, где всегда требуется дублирование и резервирование, в том числе и источников энергии. 10. Относительно безразличны к вибрации и радиации. В этом отношении они практически равнозначны механическим и пневматическим агрегатам. 11. Позволяют легко решать задачу защиты механизма от перегрузок путем включения в систему предохранительных клапанов, представляющих из себя малогабаритные, малоинерционные защитные устройства многократного действия. 12. Искро-пыле безопасны По этому качеству они равнозначны механическим передачам. 13. Способны к аккумулированию энергии в период пауз, холостых ходов и торможения. Правда, гидравлические аккумуляторы уступают по габаритным и весовым параметрам механическим и электрическим аккумулирующим устройствам. 14. При использовании гидропривода значительно легче и проще решаются задачи необратимости механизма в аварийных ситуациях и в момент планируемой остановки. 15. Обладают способностью непрерывного удаления тепла от наиболее нагруженных узлов и деталей в окружающую среду. При использовании гидропривода, как правило, не требуется специальных систем охлаждения. Из вышесказанного нетрудно заметить, что гидравлические приводы по сравнению с электрическими, механическими; пневматическими агрегатами аналогичного назначения обладают значительно большим количеством положительных для машиностроения качеств. Однако, не следует считать, что гидравлические приводы являются лучшими приводами вообще для всех машин и их рабочих органов, им присущи и крупные недостатки. К числу таковых следует отнести: 1. Высокую стоимость, особенно гидроприводов с объемным регулированием. Следует заметить, что высокая стоимость это отчасти временное явление, связанное с мелкой серийностью производства гидроприводов.
Таким образом, при выборе типа привода для тех или иных механизмов обязательно следует провести технико-экономическое обоснование. При этом, сравнивая гидравлический привод с другими типами агрегатов аналогичного назначения необходимо учесть не только его положительные и отрицательные качества, но также и все последствия, которые будут сопутствовать работе машины, снабженной гидроприводом (стоимость эксплуатации, эффективность, удобство обслуживания, надежность в работе и т.п.). Необходимо заметить, что наиболее полно и рационально удовлетворить многообразные требования, предъявляемые к механизмам некоторых современных машин, можно только при использовании комбинированных электрогидравлических, электрогидромеханических и даже электропневмогидромеханических систем управления, сочетающих в себе маломощные электронные (электромагнитные или пневматические) устройства с гидравлическими и гидромеханическими устройствами, рассчитанными на передачу относительно больших мощностей. Рассмотрим подробно некоторые примеры применения гидроприводов. 1. Для бортовых систем управления большинства современных высокоскоростных летательных аппаратов гидравлический привод, как исполнительное устройство, был выбран главным образом вследствие его малой инерционности, простоты и надежности управления, а также относительно меньших весовых и габаритных параметров. |