[ETCartman]

Такой вопрос специалистам. Есть достаточно простая гидравлическая схема, которая состоит из шестеренчатого насоса, резервуара и двух ветвей. На одной ветви расположен жиклер, на другой - несколько клапанов, normally open, которые закрываются plc электрическим способом. Суть системы состоит в перенаправлении потока по одной из двух ветвей.
Из опыта эксплуатации ясно, что в некоторых случаях, если поток перенаправляется довольно резко - возникает гидроудар. Что приводит к механическим поломкам.
Схема сама по себе собиралась специалистами по продажам гидравлики, не исключено что в ней не хватает каких то компонентов для защиты от таких вот явлений. Какие есть стандартные способы избежать этого и есть ли они? Помогают ли просто аварийные клапаны давления, или они могут не успевать срабатывать?

[Дмитрий Юпатов]

Да вроде как в насосе штатно клапан стоит для таких (ну не именно таких случаев гидроудара, а превышения некоего порога давления вообще). Например в гидросистемах сельхозтехники НШ сразу на гидрораспределитель качает, а плунжеры в распределителе так устроены, что при переключениях какие-то мгновения напорная сторона магистрали глушится наглухо.
ИМХО, пропускная способность клапана просто должна соответствовать производительности насоса, тогда и проблем не будет. Если клапан в насосе - соответствие есть заведомо. Если отдельно - надо подбирать по характеристикам.

[ETCartman]

Сообщение от Дмитрий Юпатов Да вроде как в насосе штатно клапан стоит для таких (ну не именно таких случаев гидроудара, а превышения некоего порога давления вообще). Например в гидросистемах сельхозтехники НШ сразу на гидрораспределитель качает, а плунжеры в распределителе так устроены, что при переключениях какие-то мгновения напорная сторона магистрали глушится наглухо. ИМХО, пропускная способность клапана просто должна соответствовать производительности насоса, тогда и проблем не будет. Если клапан в насосе - соответствие есть заведомо. Если отдельно - надо подбирать по характеристикам.

Да я не уверен что обычные клапана давления помогают от гидроударов. Когда просто перегрузка, они могут стравливать давление, а когда явление типа развивается со скоростью звука в жидкости, оно по моему не поможет от перегруза такого рода.
Есть идея одна - ввести механический компонент между валами - вроде этого

http://www.mcmaster.com/#6609k15/=12b3xys

Но в гидравлике такая большая номенклатура всяких запчастей, что может быть есть и какие то специальные клапаны или девайсы, которые просто включить в схему.

[Serge Krasnikov]

ETCartman, чисто в конкретном случае ничего сказать не возможно, рассказано, что есть гидросхема... как она работает одному богу известно, какие исполнительные органы, какую работу они производя... гидпросхема должна учитывать все эти факторы, а по тому что рассказано можно гадать на кофейной гуще... но попробуем.
Да действительно при перенаправления потока жидкости в магистраль с низким или нулевым давлением (ну например в сливную) может возникнуть гидроудар, в этих случаях на эту магистраль ставЮт дроссель(видимо его ТС обозвал жиклером)
Когда ещё может вознокнуть, ну например при возможном не контролируемом перемещении исполнительного органа (гидроцилиндра), например при перемещении груза произошло падение или например вы "притормозили" цилиндр гидросхемой, а груз пытается пройти дальше по инерции... в этих случаях может произойти не только гидроудар, но и разрыв жидкости.

[Jonas]

Да о каком гидроударе может идти речь? Гидроудар может возникнуть когда большой объем жидкости движется по трубопроводу с большой скоростью и внезапно закрывается клапан. Поскольку жидкость практически не сжимается то погасить инерцию проблематично. Эффект гидроудара в системах гидропривода не является проблемой. Не думаю что у вас линии километровые.

[ratay]

Jonas: вот золотые слова. И сам бы что-нибудь вякнул, чтобы за умного сойти, а все уже сказано. А если еще учесть, что гидропривод - это масло с большой вязкостью... Какой там нахрен гидроудар.

[ETCartman]

Да тут не столько объем жидкости играет роль, сколько то, что сопротивление меняется резко и механическая часть испытывает перегрузки. До конца именно механизм не ясен, но ясно что перегрузки могут быть довольно значительные для механической части. Скорость очень большая, поскольку помпа не работает на малых оборотах.

[Jonas]

Сообщение от ETCartman Да тут не столько объем жидкости играет роль, сколько то, что сопротивление меняется резко и механическая часть испытывает перегрузки. До конца именно механизм не ясен, но ясно что перегрузки могут быть довольно значительные для механической части. Скорость очень большая, поскольку помпа не работает на малых оборотах.

Как бы резко не менялось сопротивление предохранительный клапан на то.
"Скорость очень большая" - не уж то больше скорости звука. Даже если мгновенно запереть и то не беда, в системе есть резиновые манжеты, гибкие рукава, да и пузырьки воздуха - всё это гасит удар.
Забудь, займись делом.

[ratay]

Что же там за гидропривод с помпой?

[ETCartman]

Сообщение от Jonas Как бы резко не менялось сопротивление предохранительный клапан на то. "Скорость очень большая" - не уж то больше скорости звука. Даже если мгновенно запереть и то не беда, в системе есть резиновые манжеты, гибкие рукава, да и пузырьки воздуха - всё это гасит удар. Забудь, займись делом.

При гидроударе скорость жидкости меньше скорости звука (это скорость распространения ударной волны равна скорости звука)
В гидроприводе такой удар тоже может быть
http://ru.teplowiki.org/wiki/%D0%93%...B4%D0%B0%D1%80
В данном случае речь идет о гидромеханической системе (вроде гидравлического тормоза).
Дело в данный момент такое что поломано несколько коробок передач и вал гидропомпы треснут наискось (его надо было перегрузить раз в 3-5 чтобы он так сразу треснул)
В самой гидросистеме (за счет упругости шлангов) никаких поломок не наблюдалось
В принципе я думаю что ограничитель момента вполне данную проблему снимает (надо только подобрать на нужный момент) - причем это работает как прямая защита без всяких гидравлических тонкостей.
есть модели с холостыми оборотами
http://www.zero-max.com/overload-saf...c-25-l-en.html
но я хочу поискать такие где трение

[Fogel]

Как уже было сказано - сделайте трубопровод "мягче": сильфоны, ресиверы, гибкие участки, воздушные камеры, да просто сама труба спиралью скрученая. А по-хорошему и прямой и обратный гидроудар считаются и теория этого дела ещё от чугунного Московского водопровода идет, то есть уже века два назад как отработана.

[ratay]

Если насос шестеренный, какой там водопровод? Он если на воде и будет работать, то с трудом, и давление будет намного меньше паспортного.

[Serge Krasnikov]

ratay,
+1
Я тоже думаю, навряд ди в машиностроительной магистрали будет вода с пузырьками, воздушные камеры и пр.

[Fogel]

Сообщение от ratay Если насос шестеренный, какой там водопровод?

Так теория единая, просто зародилась она после многочисленых разрывов водопровода - слишком быстро срабатывали задвижки.
Можно поднять давление в системе - уменьшатся секундные объемы и соответственно скорости. Вся суть скрывается в деталях, а они нам не ведомы.

[ETCartman]

Сообщение от ratay Если насос шестеренный, какой там водопровод? Он если на воде и будет работать, то с трудом, и давление будет намного меньше паспортного.

Нет там масло конечно. Давление там приличное - близко к предельному и обороты большие.

[ratay]

Ну и не ломайте голову над гидроударом. По следующим причинам:
1. Меньшая длина магистралей
2. Большая вязкость масла
3. Меньшая плотность масла по сравнению с водой
4. Чаще всего наличие эластичных резино-меиталлических шлангов, которые сами работают и как демпферы.

[Fogel]

А почему собственно "не ломать голову" если у человека систему рвет в реале? Если бы чисто умозрительно прикидывал, то да, но тут ситуация не та. Да и про мощность системы ничего не сказано, там масло может "кипяток" и вязкость совсем не та, что у холодного.

[Timon1]

по теме.
1. схему привода в студию.
2. Параметры системы: мощность, поток, давление.
3. Возможно использование гидроаккумуляторов
4. Установка жиклёров дросселей в нужных местах.
5. Снижение коеффициента динамичности.
6. Конструктивное несовершенство (вплане жесткости сисемы)
6. Вероятны режимы кавитации.

[Serge Krasnikov]

Сообщение от ETCartman Давление там приличное - близко к предельному и обороты большие.

Можно так же сказать: "работаем от забора и до обеда"
Какое предельное, для среднего давления (чаще всего используется в машиностроении) 65 кг/см^2, нормальное давление примерно 25...32 кг/см^2, для высокого давления может быть и 200 и 600...
Что такое большие обороты - например мы используем с оборотами и 1000 и 1500 и это далеко не предел... Да и то ни о чем не говорить, даже о расходе жидкости ничего не скажет

Offtop: ЗЫЖ Какое описание проблемы дали, такой и ответ

[ETCartman]

Да в принципе уже проехал эту тему. Назвать это гидроударом или чем то другим - в данном случае не важно. Гидроудар создает большие перегрузки и опасен для гидравлики. В данном случае система гидро-механическая, то есть гидравлика берет энергию от механической системы и рассеивает ее. С самой гидравликой как таковых проблем нет и не было, а перегрузки на механическую часть решаются в крайнем случае торк-лимитером.

[Liukk]

Сообщение от ETCartman Да я не уверен что обычные клапана давления помогают от гидроударов. Когда просто перегрузка, они могут стравливать давление, а когда явление типа развивается со скоростью звука в жидкости, оно по моему не поможет от перегруза такого рода.

Я как раз сейчас занимаюсь защитой датчиков давления от гидроударов. Сделал стенд и проверил обыкновенный предохранительный клапан, купленный в магазине сантехники - прекрасно работает. Моя система работает конечно лучше, тем более, что её я могу встроить прямо в датчик давления и она не требует дополнительной линии для сброса (как в случае с предохранительным клапаном). При рабочем давлении в трубе в 1 ати, скорость воды сейчас не помню - данные на работе, броски давления доходили до 100ати, правда длительность импульсов была - два десятка миллисекунд, но предохранительный клапан (настроенный на 6 ати) успевал срабатывать и давление в трубе более 10 ати не подскакивало.
Если используется насос объёмного типа и гидросхему проектировали нормальные гидравлики, которые знают нюансы объёмных насосов, то всё должно быть нормально.
А вот если гидравлики привыкли только к динамическим насосам - тогда можно ждать беды. (есть печальный опыт)
А вообще - почитайте книгу Н.Е Жуковского "О гидравлическом ударе в водопроводных трубах" там и расчёт демпферов (воздушных колпаков/гидроаккумуляторов) есть.

[ETCartman]

А в какой программе удобно симулировать гидравлику? Я знаю что CalculiX имеет специальные КЭ для этого (помпа, труба, расширение, сужение и до кучи еще)
Там есть симуляция не в объемной Навье-Стокса постановке а инженерная, но неудобство в том что все задается текстово и надо долго копаться в командах. Еще видел бесплатный софт от поставщиков запчастей, но не пробовал его. Вроде бы есть какие то библиотеки к моделике https://www.modelica.org/news_items/...lica_fluid_1_0 и симулинку, но так чтобы одной какой то популярной и распространенной - я не видел

[Liukk]

Сообщение от ETCartman А в какой программе удобно симулировать гидравлику?

Есть программы от Festo - FluidSIM (отдельно гидравлика и пневматика). http://www.fluidsim.de/fluidsim/index5_e.htm Пробовал только по пневматике, но говорят, что разница небольшая. Мне очень понравилось. Моделировал автоматическое управление пневмоцилиндром (автоколебания с задержкой по обратной связи). Нужно было получить максимальную скорость движения штока при рабочем ходе, ввёл дополнительный распеределитель, изменил схему по сравнению с первоначальной (и в общем то традиционной) и получилось, скорость увеличил в несколько раз. Но Festo FluidSIM рассчитана на применение арматуры Festo (характеристики включены в программу), но это довольно легко обходится. Можно менять расходные характеристики дросселей, ёмкость трубопроводов (я просто добавил отдельные ёмкости и регулировал их объём), сопротивление движению пневмо-гидроцилиндра и пр.

[ETCartman]

Спасибо - я видел эту программу раньше, похоже она самая распространенная. Еще видел и даже качал какую то бесплатную с встроенными компонентами.
У меня такой есть вопрос еще по гидравлике. Существуют ли гидравлические схемы, позволяющие точно управлять перемещениями того же штока гидроцилиндра (например получить заданный график скорости-перемещения) при наличии постоянного (обычного) источника давления. То есть такие вещи существуют в электрической части - сервоприводы и степперы, и это стандартные вещи. А есть ли например такие клапаны (электрически управляемые), чтобы сопротивление можно было менять по заранее заданному закону.

[Liukk]

Сообщение от ETCartman Существуют ли гидравлические схемы, позволяющие точно управлять перемещениями того же штока гидроцилиндра (например получить заданный график скорости-перемещения)

Да, следящий гидропривод называется. По гидроприводам имеется очень большое количество литературы. (например: "Гидравлические регуляторы" В.П.Темный год издания 1966г!!! Свешников В.К. - Станочные гидроприводы. и много ещё) А кое-что из следящего привода с обратной связью я могу и на пневматике сделать. Вот только по точности гидравлика проигрывает механике вследствие высокой сжимаемости жидкости (по сравнению с металлом). Хотя можно всегда поставить обратную связь с корректировкой и частично проблема будет решена.

Сообщение от ETCartman А есть ли например такие клапаны (электрически управляемые), чтобы сопротивление можно было менять по заранее заданному закону.

Зачем только электрические, можно и чисто гидравлическое управление использовать, причём, по-моему, это будет проще, быстрее (э/магниты серьёзно замедляют сигнал управления) и надёжнее. Есть и пневмо- и гидро- операционные усилители и масса ещё много чего интересного.
У артиллеристов в противооткатных устройствах (откатники и накатники) вовсю используется гидравлика и законы движения они создают те, которые им необходимы. И по этой тематике литературы много, теория отработана до совершенства.
В начале своей конструкторской деятельности делал довольно серьёзные системы управления на пневмоавтоматике (были очень жёсткие требования по взрывобезопасности).

[ETCartman]

Сообщение от Liukk А кое-что из следящего привода с обратной связью я могу и на пневматике сделать. .

Я не совсем понял как это работает. То есть я подозреваю, что это не новая тема. Но вот допустим мне нужно воспроизвести движение гидроцилиндра с заданным трапециевидным законом изменения линейной скорости (под произвольной нагрузкой). Какими стандартными запчастями это достигается?
Если нечто управляемое PLC - то понятно, можно задать профиль и как то отрегулировать систему через клапаны или т.д. А если без электричества вообще - то получится какой то аналоговый программатор что ли?

[Serge Krasnikov]

Сообщение от Liukk Вот только по точности гидравлика проигрывает механике вследствие высокой сжимаемости жидкости (по сравнению с металлом). Хотя можно всегда поставить обратную связь с корректировкой и частично проблема будет решена.

В советских следящих гидроприводах в поршне по моему делали дроссельное отверстие, на сколько я помню вся система было под потоком ну например в ГСП-41 кажисть. У следящих гидроприводах другая проблема, при высоких давлениях появляется вибрация, привод может в разнос пойти, были даже научные работы, которые доказывали, что больше 30кг/см^2 применять не желательно, а вот в следящую пневматику не очень то верю

Сообщение от ETCartman Я не совсем понял как это работает. То есть я подозреваю, что это не новая тема.

Ну вот здесЯ, более или менее популярно описано

[Liukk]

Сообщение от ETCartman А если без электричества вообще - то получится какой то аналоговый программатор что ли?

Абсолютно правильно

Сообщение от ETCartman Я не совсем понял как это работает. То есть я подозреваю, что это не новая тема. Но вот допустим мне нужно воспроизвести движение гидроцилиндра с заданным трапециевидным законом изменения линейной скорости (под произвольной нагрузкой).

Регулируется расходом жидкости через цилиндр. По дроссельным заслонкам и регуляторам типа сопло-заслонка много работ написано.
У Артоболевского в его "Механизмах в современной технике" т.7 http://dwg.ru/dnl/1884 полностью посвящён гидро и пневмомеханизмам.

Сообщение от Serge Krasnikov а вот в следящую пневматику не очень то верю

Отвечу собственной цитатой.

Сообщение от Liukk А кое-что из следящего привода с обратной связью я могу и на пневматике сделать.

Кое что не означает полностью на 100%. Всё от задачи зависит.

[ETCartman]

Это не совсем то, что я имел в виду. Ручное регулирование, то есть по сути управляется человеком. Я имел в виду автоматику чисто на гидравлике или механике, без PLC вообще.
Вообще я где то читал про немецкие самолетные авиадвигатели времен W2, которые автоматом подстраивали оптимальный режим и обороты в зависимости от скорости и высоты (то есть позволяли пилоту полностью сосредоточиться на выполнении боевой задачи). Там была куча всяких шестеренок, с приводом от высотомера и тахометра, которые фактически выполняли функцию PID контроля без всякого электричества.

[Liukk]

Сообщение от ETCartman Это не совсем то, что я имел в виду. Ручное регулирование, то есть по сути управляется человеком. Я имел в виду автоматику чисто на гидравлике

Не понял, я вообще не упоминал про ручное регулирование, всё только автоматическое. Автоматическое управление может осуществляться по времени, с регулировкой по обратной связи, (именно об этом писал в посте №23) его проще всего осуществить, или от сигналов получаемых с датчиков: положения (концевиков), давления, выдержки времени пр. Обратная связь осуществляется по аналогии с электрикой (заряд/разряд конденсатора (в гидропневматике называется аналогично - ёмкость) через резистор - (в гидропневматике называется - дроссель). В качестве ёмкости может выступать как отдельная ёмкость (некий сосуд), так и ёмкость (фактически объём) трубопроводов. Формулы аналогичны электрическим. Почитайте книге Е.В. Герц по пневмоавтоматике - очень познавательно (причём часть из них начинается с курса термодинамики по опорожнению/наполнению постоянных,переменных объёмов).
Во вложение график движения поршня пневмоцилиндра.
Я могу спроектировать схему схему так, что в нужный момент (например, по времени или от сигнала с датчика положения) переключится основной или дополнительный/ные пневмораспределитель/ли и движение поршня ускорится/замедлится или пойдёт назад, потом всё это переключится так, как мне нужно.

----- добавлено через ~13 ч. -----
По поводу управления. В своих постах №21 и 23 я не упомянул, что сейчас делаю установку испытаний на долговечность - 100 тысяч циклов. Сами понимаете, что вручную эти циклы делать весь проблематично. Цикл занимает 2 секунды - поэтому и успользую пневмоавтоматику, ибо компрессор есть и деталей купил на 20 тыс. рублей. ВСЁ! возможность регулировки времени цикла, графика скорости и пр. У электромагнитных клапанов самая минимальная скорость срабатывания, поэтому от электроники отказался сразу. А механика жёсткая в смысле регулировок. Вариатор денег стоит и пр.