Гидравлический усилитель

Гидравлический усилитель производства Tangye

Секция гидроусилителя концентрического цилиндра от Kennedy, Modern Engines.

Гидравлический усилитель — это гидравлическая машина для преобразования гидравлической энергии при низком давлении в уменьшенный объем при более высоком давлении.

Операция

Такая машина может быть сконструирована путем механического соединения двух поршней , каждый из которых работает в отдельном цилиндре разного диаметра. Поскольку поршни механически связаны, их усилие и длина хода одинаковы. Если диаметры разные, гидравлическое давление в каждом цилиндре будет меняться в том же соотношении, что и их площади: меньший поршень создает более высокое давление. Поскольку давление обратно пропорционально площади, оно будет обратно пропорционально квадрату диаметра .

Рабочий объём мультипликатора ограничен ходом поршня. Это, в свою очередь, ограничивает объем работы , которую можно выполнить за один ход усилителя. Это не машины возвратно-поступательного действия (т.е. постоянно работающие многотактные машины), поэтому вся их работа должна выполняться за один ход. Это несколько ограничивает их полезность для машин, которые могут выполнить свою задачу за один ход. Они часто используются там, где требуется мощный гидравлический домкрат , но недостаточно места для размещения цилиндра того размера, который обычно требуется, для необходимой подъемной силы и имеющегося давления в системе. Использование усилителя, установленного снаружи домкрата, позволяет получить более высокое давление и, следовательно, использовать цилиндр меньшего размера для той же подъемной силы. Усилители также используются в составе таких машин, как гидравлические прессы , где требуется более высокое давление и уже имеется подходящая подача.

Некоторые небольшие усилители имеют ступенчатый поршень. Это двусторонний поршень двух разных диаметров, каждый конец которого работает в своем цилиндре. Эта конструкция проста и компактна, ее общая длина чуть более чем в два раза превышает длину хода. Еще необходимо предусмотреть два уплотнения, по одному на каждый поршень, и провентилировать пространство между ними. Утечка давления в пространство между поршнями превратила бы машину в эффективный одиночный поршень с одинаковой площадью с каждой стороны, тем самым сводя на нет эффект усилителя.

Механически компактная и популярная форма усилителя представляет собой форму концентрического цилиндра, как показано на рисунке. В этой конструкции один поршень и цилиндр поменяны местами: вместо поршня большого диаметра, приводящего в движение поршень меньшего размера, он приводит в движение подвижный цилиндр меньшего размера, который надевается на неподвижный поршень. Эта конструкция компактна, и ее снова можно изготовить за ход чуть более чем в два раза. Однако у него есть большое преимущество: здесь нет «поршневого штока», а эффективное расстояние между двумя поршнями короткое, что позволяет сделать конструкцию гораздо легче без риска изгиба или заклинивания.

В проиллюстрированном примере соотношение диаметров двух поршней составляет примерно 1:2, что дает увеличение давления 1:4. Обратите внимание, что значение имеет диаметр эффективного поршня, т.е. диаметр уплотнения. Цилиндры здесь имеют разгрузку за пределами уплотнения и имеют больший диаметр для облегчения работы. Хотя отверстие подвижного цилиндра составляет около ¾ внешнего диаметра, а не ½, значение имеет диаметр уплотнения, а не внутренний зазор.

Знаменитый инженер-механик Гарри Рикардо начал свою карьеру, работая в практике своего деда Александра Ренделя строительной . В то время они занимались строительством мостов в Индии, для чего требовалось гидравлическое подъемно-подъемное и клепальное оборудование. Поскольку существующая транспортная инфраструктура была плохой, все установки, используемые на объекте, должны были быть легкими и легко переносимыми. Машины также необходимо было подключать к источнику гидравлической энергии с помощью гибких трубок, что ограничивало их рабочее давление примерно до 500 фунтов на квадратный дюйм. В то время современное судостроительное оборудование использовало давление до 2000 фунтов на квадратный дюйм. Это оборудование высокого давления было меньше и легче, чем более громоздкое оборудование низкого давления, что является желательной особенностью для этих строительных работ. Новшество Рикардо заключалось в том, чтобы указать использование портативных гидравлических усилителей для этих инструментов, что позволяло использовать улучшенную форму высокого давления даже там, где их подача осуществлялась при низком давлении, через гибкий шланг. Эти усилители оказались настолько успешными, что в конечном итоге было поставлено и использовано несколько сотен.

Линейные и параллельные усилители

используются два специализированных типа гидравлических усилителей Для гидроабразивной резки . Первым и наиболее распространенным является линейный гидроусилитель. Осциллирующие гидравлические поршни используются для сжатия воды до необходимого уровня давления. Режущая головка водоструйной системы ограничивает поток воды, создавая давление и направляя его на заготовку. Резервуар-накопитель, называемый гидроаккумулятором , используется для уменьшения вибраций давления на выходном конце.

Недавно разработанный параллельный гидроусилитель также использует колеблющиеся поршни для сжатия воды. Однако в этих системах используются несколько цилиндров, которые работают параллельно, гарантируя, что один цилиндр всегда находится в режиме сжатия. Эта функция минимизирует колебания давления, характерные для линейных конструкций, и устраняет необходимость в аккумуляторе. Также повышается эффективность и надежность.