Hydraulický pohon je jeden druh mechanického zařízení používaného ke změně energie na lineární pohyb pomocí hydrauliky. Obecně platí, že těžká zařízení fungují hlavně na různých hydraulických pohonech. Například; buldozer je schopen zvednout tuny suti pomocí ovladačů, které se nacházejí v jeho zvedacím rameni. Ty jsou široce používány vždy, když jsou vyžadovány operace s vysokou rychlostí a velkou silou, jako v řídicích systémech s uzavřenou smyčkou. Hydraulické pohony jsou rozděleny do tří typů lineární, rotační a polorotační. Tento článek pojednává o jednom typu hydraulický pohon a to; otočný pohon – práce s aplikacemi.
Co je to rotační pohon?
Rotační pohon je elektrické, kapalinou poháněné nebo ruční zařízení používané pro přeměnu elektrické energie na rotační nebo oscilační pohyb. Tyto pohony se používají hlavně v ručním nebo automatickém ovládání ventilů, kde při výběru pohonu hraje významnou roli dostupnost zařízení, jako je stlačený vzduch nebo elektrická energie.
Tento typ pohonu se liší od lineárního pohonu, protože lineární pohon používá lineární pohyb k přenosu výkonu, když je proti rotaci; avšak rotační aktuátor je připojen k zařízením pro vytvoření lineárních aktuátorů. Tyto pohony se používají na mobilních hydraulických zařízeních, na palubách letadel a v systémech řízení pohybu.
Jak funguje rotační pohon?
U fluidního energetického systému funguje rotační pohon jako o/p zařízení, které přenáší oscilační pohyb nad omezený rozsah během jedné úplné otáčky kruhu. Pravý rotační pohon tedy vytváří práci prostřednictvím přímého působení tlaku kapaliny na vnitřní lopatky. Zde lze práci definovat jako energii aplikovanou na určitou vzdálenost. Otočný pohon se používá hlavně pro poskytování rotačního nebo úhlového pohybu jednoduchým umožněním zdvihu v rámci oscilačního pohybu o definovaný úhel. Tyto akční členy generují speciální druh rotační práce známé jako krouticí moment.
Ve výše uvedeném jednoduchém schématu zapojení otočného aktuátoru můžeme pozorovat, že jakmile je na krouticí moment aplikována síla, vznikají krouticí momenty. Když tyto akční členy pracují při nižší rychlosti díky vysokému točivému momentu, pak se pro účely identifikace a hodnocení použije místo výkonu točivý moment výstupní točivý moment. Při výběru otočného pohonu je rychlost až druhotným hlediskem pro konkrétní aplikaci.
Pro měření točivého momentu jsou typickými jednotkami stopy v librách (lb.ft). Pokud se například ke zvedání závaží o hmotnosti 200 liber použije otočný pohon s poloměrem dvou nohou, pak požadovaný výsledný točivý moment pro dosažení práce bude 400 lb•ft.
Pochopení hlavního vztahu mezi fyzickým systémem a nezbytným o/p kroutícím momentem umožní konstruktérům rozhodnout o vhodném rotačním pohonu pro každou jedinečnou aplikaci.
Typy rotačních pohonů
Rotační pohony jsou dostupné v různých typech, které jsou popsány níže.
Ruční rotační aktuátory
Ruční rotační pohony často používají šnekový pohon ke zvýšení točivého momentu, který může operátor ručně použít k uzavření ventilu. Tyto typy pohonů jsou běžné u kulových kohoutů a čtvrtotáčkových motýlků všude tam, kde samosvorné kapacity několika šnekových pohonů pomáhají udržovat ventil v uzavřeném stavu. Tyto pohony často používají velká ruční kola ke zvýšení dostupného točivého momentu pracovníků. Někdy se těmto zařízením v průmyslu ventilů říká ruční ovládání nebo ovládání převodů.
Elektrické rotační pohony
Elektrické rotační pohony se používají k rotačnímu pohonu součástí prostřednictvím elektromagnetické energie z an elektrický motor . Obvykle poskytují možnosti indexování a ovládání, které umožňují zastavení mnoha pozic pomocí zdvihů. Otočným prvkem tohoto pohonu je buď kruhová hřídel nebo stůl. Kruhové hřídele často obsahují drážky pro pero, zatímco stoly nabízejí model šroubu pro montáž dalších součástí.
Specifikace tohoto pohonu zahrnují napájení, maximální točivý moment, opakovatelnost, nosnost, provozní teplotu, úhel natočení a lineární zdvih. Elektrické rotační pohony se používají v různých aplikacích, jako jsou vysoce výkonné spínací zařízení, elektroenergetický průmysl, automobilový průmysl a obalové aplikace.
Fluidně poháněné rotační aktuátory
Fluidně poháněné rotační pohony jsou také známé jako pneumatické rotační nebo hydraulické rotační pohony. U těchto typů pohonů je kapalinová energie přiváděna buď do válců, aby se posouvaly třmeny a hřebenové sestavy, nebo do rotorů pro ovládání přímou hřídelí z hydraulického vzduchu nebo oleje. Obecně se tyto typy pohonů pohybují v rozsahu 90° až 360° dorazů na základě požadavků na otáčení konkrétní součásti nebo ventilu.
Rotační aktuátory hřeben a pastorek
Jedná se o mechanická zařízení používaná hlavně k automatickému ovládání klapek nebo ventilů v průmyslových aplikacích. V tomto pohonu je hřeben a pastorek obecný název používaný pro několik ozubených kol, které mění pohyb z lineárního na rotační. Lineární ozubená tyč je známá jako hřeben, který spojuje zuby na kulatém ozubeném kole známém jako pastorek. Při působení lineární síly na hřeben způsobí rotační pohyb pastorku.
Otočné pohony Scotch Yoke
Tento typ ovladače obsahuje posuvnou tyč připojenou k ventilu na jednom konci, zatímco třmen je připojen na druhém konci, který obsahuje štěrbinu pro blok, který se jednoduše posouvá dozadu a dopředu. Posuvný blok je jednoduše připojen k pístu, což má za následek, že jakmile píst pohne blokem, otočí se třmen a poté pohybuje tyčí, aby se otevřel ventil.
Tento pohon se používá v ropném a plynárenském průmyslu k aktivaci ventilů pro oddělování toku v potrubí, používá se v hornictví k aktivaci ventilů pro oddělování trysek v linkách na mytí hornin a vody a odpadní vody k aktivaci ventilů pro oddělování přívodních potrubí, nádrží a filtrů.
Šroubové pohony
Šroubový rotační pohon používá sadu spirálových ozubených kol a válec pro přeměnu lineárního i/p na oscilační, rotační výstup. Válec v tomto pohonu bude obsahovat tři otočné kolíky a tři spirálové štěrbiny, které jsou obrobeny v nejvzdálenější trubce. Takže tato trubka také obsahuje tři klíče na své menší části, aby se zabránilo tomu, aby se pohybovala příliš daleko skrz drážky ve středním válci. Jakmile je válec v pohybu, vzduchová síla tlačí dolů na vnější válec pro otevření ventilu a zmáčknutí pružiny na vnější straně vnější trubky. Když je vzduchová síla uvolněna, pružina tlačí ventil, aby se opět zavřel.
Elektrohydraulické pohony
Elektrohydraulické pohony používají k ovládání ventilu hydraulickou kapalinu pod tlakem, ale jejich hlavní zdroj energie je výhradně elektrický. Dodávaná elektrická energie se využívá pro buzení elektrického motoru pro ovládání hydraulického čerpadla, poté dodává stlačenou kapalinu pro ovládání hydraulického ovladače pro ovládání ventilu. Celý systém je samostatný, což eliminuje požadavek samostatné hydraulické pohonné jednotky pro zjednodušení konstrukce systému a zlepšení spolehlivosti a bezpečnosti.
Tento pohon používá rotační nebo lineární ventily podle požadavků aplikace. Tyto pohony jsou ideální pro ovládání ventilů, které vyžadují velké tahy nebo krouticí momenty, kde jsou nutné vysoké provozní rychlosti nebo systémy bezpečné proti selhání.
Lopatkové rotační aktuátory
Pneumatické a hydraulické lamelové pohony jednoduše používají minimálně jednu nebo dvě lopatky, které jsou připojeny k náboji v kruhové komoře nebo ve tvaru klínu, kdekoli se může lopatka otáčet o 90 – 280 stupňů. U těchto pohonů se náboj jednoduše otáčí mezi dorazy pomocí oleje nebo vzduchové síly k vytvoření pohybu na výstupním vřetenu. Dvoulopatkový pohon obsahuje dvě protilehlé lopatky, které poskytují větší točivý moment, ale rotace je velmi omezená ve srovnání s jednolopatkovým pohonem v kompletní kruhové komoře.
Lopatka v tomto pohonu se po natlakování otáčí a pokračuje v otáčení, dokud nedosáhne konce zdvihu. Jakmile je tlak vzduchu aplikován na jiný konec lopatky, může způsobit otočení hřídele v opačném směru.
Tyto pohony se používají tam, kde je omezený prostor kvůli jejich pevné velikosti; často se používá k přenášení, upínání nebo umístění lehkých břemen v aplikacích se střední rychlostí.
Výhody a nevýhody
The výhody otočného pohonu r zahrnují následující.
- Jsou odolné a poskytují relativně vysoký točivý moment vzhledem k velikosti.
- Snižuje problémy s údržbou.
- Tyto aktuátory se otáčejí, takže mohou snadno pohybovat různými věcmi v jakémkoli požadovaném úhlu
- Tento aktuátor je velmi stabilní při ovládání a dokonce i při nižších rychlostech.
- Poskytuje velmi hladký chod zrychlení a zpomalení.
- Rotační pohon s krokovým motorem, nastavení rychlosti a polohy lze jednoduše provést.
The nevýhody rotačních pohonů zahrnout následující.
- Lopatkový pohon má omezený točivý moment a rotaci ve srovnání s hřebenovými pohony, obvykle až 280° nejvýše u modelu s jednou lopatkou. Jsou tedy použitelné při lehkém zatížení ve středněrychlostních aplikacích.
- Tyto pohony mohou přenášet pouze malá zatížení, protože hřídel využívá malá pouzdrová ložiska.
- Minimální nárazová kapacita.
- Pro aplikace s vyšší rychlostí jsou obvykle nutné vnější zarážky.
Aplikace
Aplikace rotačních pohonů zahrnují následující.
- Používají se v několika systémech řízení pohybu a také k ovládání svěrek nebo manipulátorů typu pick-and-place.
- Rotační aktuátory se často používají v letectví a kosmonautice pro konverzi vysokorychlostního rotačního pohybu s nízkým točivým momentem atd.
- Jiné specializované rotační pohony jsou také navrženy pro použití pod vodou.
Ty se používají ve farmářských aplikacích pro rotační ramena, výložníky nebo jiná zařízení na konkrétním zařízení - rozsah.
- Hydraulické otočné pohony se běžně používají v aplikacích, kde jsou vyžadovány vysoké krouticí momenty.
- Používají se v průmyslu pro polohování, přenášení a upínání dílů.
- Jedná se o pneumatický válec používaný k poskytování úhlového nebo rotačního pohybu pouhým umožněním zdvihu v rámci oscilačního pohybu s definovaným úhlem.
- Používají se v průmyslových aplikacích, námořní dopravě, manipulaci s materiály, robotice, zpracování kovů atd.
Tak, to je všechno o přehled otočného pohonu – typy s aplikacemi. Výběr tohoto pohonu závisí především na kroutícím momentu, natočení, velikosti balení, způsobu napájení, použití, mechanických vlastnostech rotované věci, existenci nestabilních atmosfér atd. Tyto pohony se nejčastěji používají v plynových & ropný průmysl. Zde je pro vás otázka, co je aktuátor?
