Transmisión hidráulica: Ventajas, desventajas y aplicaciones

I. Ventajas y desventajas de la transmisión hidráulica

1. Principales ventajas

En comparación con la transmisión mecánica, la transmisión eléctrica y la transmisión neumática, la transmisión hidráulica tiene las siguientes ventajas:

• La transmisión hidráulica puede lograr una regulación continua de la velocidad durante el funcionamiento, con un cómodo ajuste de la velocidad y una gama de velocidades relativamente amplia, que alcanza de 100:1 a 2000:1.
• En las mismas condiciones de potencia, los dispositivos de transmisión hidráulica son de tamaño reducido, peso ligero, baja inercia y estructura compacta (por ejemplo, el peso de un motor hidráulico es sólo 10% a 20% del peso de un motor eléctrico con la misma potencia), y pueden transmitir grandes fuerzas o pares.
• La transmisión hidráulica funciona con relativa suavidad, responde rápidamente, tiene un impacto pequeño y puede arrancar, frenar y retroceder a altas velocidades. La frecuencia de inversión de los dispositivos de transmisión hidráulica puede alcanzar 500 veces por minuto para el movimiento rotatorio y de 400 a 1000 veces para el movimiento lineal alternativo.
• El control y el ajuste de los dispositivos de transmisión hidráulica son relativamente simples, la operación es conveniente y ahorra trabajo, y es fácil lograr la automatización y la coordinación con el control eléctrico, realizando así acciones secuenciales complejas y control remoto.
• Los dispositivos de transmisión hidráulica son fáciles de proteger contra sobrecargas. Si el sistema se sobrecarga, el aceite vuelve al depósito a través de la válvula de rebose. Dado que el aceite se utiliza como medio de trabajo, puede lubricarse por sí mismo, por lo que tiene una larga vida útil.
• La transmisión hidráulica es fácil de estandarizar, generalizar y serializar, lo que facilita su diseño, fabricación y promoción.
• La transmisión hidráulica es fácil de conseguir tanto en movimiento rotativo como lineal, y la disposición y distribución de los componentes son flexibles.
• En la transmisión hidráulica, el calor generado por la pérdida de potencia puede ser arrastrado por el aceite que fluye, evitando así un aumento excesivo de la temperatura en determinadas zonas locales del sistema.

2. Principales desventajas

• El medio de trabajo es líquido, lo que es propenso a las fugas, y el aceite puede comprimirse, por lo que no puede utilizarse en situaciones en las que se requiere una relación de transmisión precisa.
• La transmisión hidráulica tiene pérdidas mecánicas, pérdidas de presión y pérdidas por fugas, lo que se traduce en una menor eficiencia, por lo que no es adecuada para la transmisión a larga distancia.
• La transmisión hidráulica es sensible a los cambios de temperatura y carga del aceite, lo que la hace inadecuada para su uso a bajas o altas temperaturas, y también es sensible a la contaminación.
• La transmisión hidráulica requiere una fuente de energía independiente (como una estación de bombeo hidráulica), y la energía hidráulica no puede transmitirse a distancia como la energía eléctrica.
• Los componentes hidráulicos requieren una gran precisión de fabricación y son caros, por lo que hay que organizar una producción especializada.
• Cuando se produce un fallo en un dispositivo de transmisión hidráulica, no es fácil rastrear la causa y eliminarla rápidamente.

En general, la transmisión hidráulica tiene muchas ventajas, y sus desventajas se están superando gradualmente con el desarrollo de la tecnología de producción. Por lo tanto, la transmisión hidráulica tiene amplias perspectivas de desarrollo en la producción moderna.

II. Aplicaciones de la transmisión hidráulica

Debido a las numerosas ventajas de la transmisión hidráulica, se ha utilizado ampliamente en diversos sectores de la economía nacional. Sin embargo, las razones para utilizar la transmisión hidráulica varían según los distintos sectores. Por ejemplo, la maquinaria de ingeniería y la maquinaria a presión la utilizan por su estructura sencilla y su gran fuerza de salida, mientras que la industria aeronáutica la utiliza por su peso ligero y su pequeño tamaño.

En las máquinas herramienta, la transmisión hidráulica se utiliza principalmente porque puede lograr un cambio de velocidad continuo, es fácil de automatizar y puede lograr movimientos de inversión frecuentes. Por lo tanto, la transmisión hidráulica se utiliza comúnmente en los siguientes dispositivos de máquinas herramientas.

1. Dispositivo de transmisión del movimiento de avance

Esta aplicación está muy extendida en las máquinas herramienta: el cabezal de las rectificadoras; el portaherramientas o la torreta de los tornos horizontales, tornos de torreta y tornos automáticos; la mesa de trabajo o el cabezal de las rectificadoras, taladradoras, fresadoras y cepilladoras; el cabezal motorizado y el carro de las máquinas combinadas, etc., pueden utilizar transmisión hidráulica. Algunos de estos componentes requieren movimientos rápidos, otros movimientos lentos (2 mm/min) y otros movimientos rápidos y lentos a la vez.

La mayoría de estos componentes requieren una amplia gama de regulación de la velocidad y una regulación continua de la velocidad durante el funcionamiento; algunos requieren una alimentación continua, otros intermitente; algunos requieren una velocidad constante con cargas variables, y algunos requieren un buen rendimiento de inversión. Para todos estos requisitos, la transmisión hidráulica es la más adecuada.

2. Dispositivo de transmisión del movimiento principal alternativo

La mesa de trabajo de una cepilladora de pórtico y el cilindro de una tupí o ranuradora pueden utilizar transmisión hidráulica para conseguir el movimiento alternativo de alta velocidad necesario. La primera puede alcanzar una velocidad de 60 a 90 m/min, mientras que las dos últimas pueden alcanzar de 30 a 50 m/min. En estos casos, el uso de la transmisión hidráulica es beneficioso para reducir el impacto de inversión, disminuir el consumo de energía y acortar el tiempo de inversión.

3. Dispositivo de transmisión del movimiento principal giratorio

El husillo de un torno puede utilizar la transmisión hidráulica para conseguir un cambio de velocidad continuo para el movimiento principal giratorio, pero esta aplicación aún no es habitual.

4. Dispositivo de perfilado

El mecanizado de perfilado de tornos, fresadoras y cepilladoras puede realizarse mediante un servosistema hidráulico, con una precisión de 0,01 a 0,02 mm. Además, el dispositivo de corrección de la rueda de conformación y el dispositivo de corrección del husillo estándar de las rectificadoras también pueden utilizar este sistema.

5. Dispositivos auxiliares

Los dispositivos de sujeción, los dispositivos de control de cambio de velocidad, los dispositivos de eliminación de juego de tuerca de husillo, los dispositivos de equilibrado para piezas móviles verticales, los dispositivos de indexación y los dispositivos de carga, descarga, transporte y almacenamiento de piezas y herramientas en máquinas herramienta pueden implementarse utilizando la transmisión hidráulica. Este enfoque ayuda a simplificar la estructura de la máquina herramienta y a mejorar el nivel de automatización de la máquina herramienta.

6. Dispositivo de transmisión por pasos

El movimiento de paso lineal o giratorio de la mesa de trabajo en Máquina CNC puede lograrse con rapidez y precisión mediante un servosistema electrohidráulico basado en señales eléctricas. Los sistemas de bucle abierto tienen menor precisión de posicionamiento (<0,01 mm) pero son rentables; los sistemas de bucle cerrado tienen mayor precisión de posicionamiento y coste.

7. Cojinete hidrostático

Los cojinetes, los raíles guía y los mecanismos de tuerca de husillo de las máquinas-herramienta pesadas, de alta velocidad y alta precisión pueden lograr una gran estabilidad de funcionamiento y precisión de movimiento si se utiliza un sistema hidráulico para el cojinete hidrostático.

La aplicación de la transmisión hidráulica en diversas industrias se muestra en la Tabla 1.

Tabla 1 Aplicación de la transmisión hidráulica en diversas industrias