Общие свойства и классификация
Гидропневмоприводами называют совокупность устройств предназначенных для приведение в движение машины и механизмы за счет гидравлической или пневматической энергии. Учитывая современный уровень механизации и автоматизации технологических процессов трудно себе представить производственный процесс без пневмосетей и устройств или различных гидродвигателей. А ведь еще 200 лет назад основным пневмоинструментом был кожаный мешок (кузнечные меха) для возгонки воздуха в огне горна в кузне. В последствие работу мехов механизировали, равно как и создали сначала механический молот, а в последствие и пневматический, а коксовый горн заменился электропечью.
В настоящее время на любом предприятии существует промышленная пневмосеть, а машины и механизмы потребляют для работы сжатый воздух. По другому обстоят дела с гидродвигателями. Учитывая их сложность конструкция почти каждый гидропривод представляет собой насос (обычно с подключенным к нему электродвигателем), систему трубопроводов, емкость для гидравлической жидкости и гидродвигатель. В совокупности эти устройства называют гидроприводом.
На машиностроительных предприятиях все чаще встречаются устройства гибриды – сочетающие в себе и гидроприводы и пневмоприводы. Так для автоматизации производственных линий уже более 30 лет на предприятиях применяются роботы. Робот являет собой ничто иное, как гидродвигатель. Установив вместо захвата – манипулятора, к примеру пневматический гайковерт мы получаем устройство – гибрид.
Особенности
К особенностям применения в гидропневмоприводов для комплексной механизации и автоматизации можно отнести их достаточно высокую изученность и предсказуемость. Учитывая, что технические университеты давно освоили специальность автоматизации технологических процессов ни для кого не секрет, что комплексная автоматизация производства – хотя и весьма сложный, но вполне осуществимы проект.
Для его расчетов необходимы следующие граничные условия:
- объект производства (набор циклов изготовления конкретной детали или комплексная поузловая сборка заранее изготовленных деталей, или всё вместе);
- необходимый уровень автоматизации и механизации;
- средства, располагаемые на момент начала строительства / реконструкции производственных мощностей;
- прогнозируемая среднемесячная выручка (прибыль) для расчета экономической эффективности.
Далее инженерами по автоматизации труда выстраиваются технологические линии с применением различных роботизированных комплексов, после чего инженеры по подбору оборудования размещают граничные условия по потреблению оборудованием сжатого воздуха, воды и электричества. После этого рассчитываются пневмо сети, электро сети и т.д. Из всего в целом строится план технического оснащения / перевооружения, для реализации его в жизнь.
Есть же у этой радужной картины и обратная сторона, заключающаяся в следующих негативных факторах автоматизированных линий:
- при использовании большого количества роботов необходим большой штат ремонтных служб для осуществления регулярного их обслуживания и плановых ремонтов;
- некоторые технологические процессы невозможно автоматизировать, связано это с особенностями конструкций конкретных узлов и агрегатов, т.к. комплексная автоматизация необходима на стадии проектирования самих сборочных единиц и деталей, собираемых автоматически;
- очень высокая стоимость приобретения и обслуживания средств автоматизации, как пример оборудование для космической и атомной отраслей промышленности при его использовании не по назначению быстро разорит своего хозяина.
Правда учитывая специфику некоторых производств ряд опасных технологических процессов уже давно освоены роботами и применяются достаточно широко. Так например гальванические работы – очень вредные для человека и агрегатов из металла, широко механизированы и даже автоматизированы. Учитывая стоимость оплаты страховки и пенсии по потере здоровья сотрудников работодатели всё чаще применяют комплексную автоматизацию вредных технологических процессов и даже имеют больший экономический эффект.
Характеристики и их влияние
Учитывая, что гидропневмоприводы в автоматизированных / механизированных технологических процессах применяются непосредственно для выполнения тех – или иных задач (универсальных средств автоматизации практически не существует) характеристики самих гидроприводов и пневмосистем будут связаны с задачами, поставленными перед ними.
Так например для использования манипуляторов для подъема и переноса массивных деталей используют мощные гидронасосы и тяжелые гидроприводы. Роботы для покраски деталей могут работать на сервоприводах, что вообще исключает применение в них гидроприводов, однако учитывая их потребность в большом количестве сжатого воздуха, они требуют использование мощной пневмосети и компрессора.
Учитывая, что в машиностроении наиболее широко представлены гидроприводы, стоит более подробно остановиться на их классификации и описании.
Применение гидропневмоприводов для средств комплексной механизации и автоматизации технологических процессов
Виды гидроприводов:
- Гидродинамические;
- Объемные.
В гидродинамических гидроприводах основную работу выполняет кинетическая энергия движения жидкости, которую задает мощный электродвигатель и (или) гидронасос. Поскольку большая кинетическая энергия создается при высоких скоростях движения жидкости, возрастает и её давление, по этой причине используется более прочные гидравлические магистрали.
В объемных гидроприводах же скорости движения жидкости не велики, суть их работы заключается в поэтапном нагнетании объема жидкости в рабочие камеры гидроцилиндра и вытеснение её из них.
По характеру движения рабочего звена гидроприводы различаются на вращательные, поступательные и поворотные. Исходя из названия, рабочий орган будет либо совершать: вращательное движение на неограниченный угол (лопастной гидромотор); возвратно – поступательное (гидроцилиндр); или поворотное, на угол до 270 градусов.
По возможности регулирования может быть регулируемым и нерегулируемым. Регулируемые разделяются на стабилизированными (регуляция происходит в определенный момент времени, после которого гидропривод работает без регулировки), программными (аппаратно задается схема работы гидропривода) и следящими (гидроусилители, гидравлические прессы), включаемыми в работу в определенный момент времени, в остальное время работающие в «холостом» режиме.
Существуют саморегулируемые гидроприводы, способные изменять подачу жидкости в зависимости от её потребления.
По типу (схеме) циркуляции рабочей жидкости гидроприводы могут быть замкнутыми и с разомкнутой схемой циркуляции.
В разомкнутой схеме существует расширительный бачок, в замкнутой схеме его роль выполняет дополнительный гидронасос, выкачивающий в определенный момент времени отработавшую свой цикл гидравлическую жидкость. Такие гидроприводы применяются в условиях вакуума или присутствия других сред (воды, газов и т.п.).
В зависимости от типа подачи гидравлической жидкости различают насосный, магистральный и аккумуляторный гидроприводы. Насосный – это «классический» гидропривод, с уже описанной выше схемой (гидравлический пресс). Магистральный – это в принципе тот же насосный, но к одному насосу подключено более одного потребителя, накаченной гидравлической жидкости. Аккумуляторный же использует, накаченную ранее гидравлическую жидкость для её использования в определенный момент времени.
Анализ фирм производителей
Учитывая, что в настоящий момент покупка простого манипулятора не является какой – либо выдающейся заслугой предприятия обзор фирм производителей был разбит на 2 части: 1- обзор ведущих фирм – производителей роботов; 2 – обзор фирм производителей гидропневмоприводов.
Робототехника – наука, активное развитие которой пришлось на конец 80 годов, в СССР это время ознаменовало конец эпохи и распад страны, наверное по этой причине на рынке практически не представлены конкурентно способные отечественные манипуляторы. Лидерами отрасли безусловно являются Япония и США. В Японии наиболее известной фирмой производителем робототехники является Fanuc. Само название фирмы в нашей стране давно стало именем нарицательным. Основной системой практически всех станков с ЧПУ является одноименный Fanuc различных версий. Из топ 10 фирм производителей робототехники Fanuc занимает 1е место. В топ 10 так же входят такие известные фирмы как KAWASAKI и Panasonic.
Гидропневмоприводы же, в сравнении с роботами в нашей стране выпускаются и по сей день, учитывая их большую надежность в сравнении с китайскими и меньшую стоимость, чем те же японские производители они давно заняли свою нишу на рынке.
