Hydrauliczna skrzynia biegów: Plusy, minusy i zastosowania

I. Zalety i wady hydraulicznej skrzyni biegów

1. Główne zalety

W porównaniu z przekładnią mechaniczną, elektryczną i pneumatyczną, przekładnia hydrauliczna ma następujące zalety:

• Przekładnia hydrauliczna umożliwia bezstopniową regulację prędkości podczas pracy, z wygodną regulacją prędkości i stosunkowo dużym zakresem prędkości, sięgającym od 100:1 do 2000:1.
• W tych samych warunkach mocy, hydrauliczne urządzenia transmisyjne są małe, lekkie, mają niską bezwładność i zwartą strukturę (na przykład waga silnika hydraulicznego wynosi tylko 10% do 20% wagi silnika elektrycznego o tej samej mocy) i mogą przenosić duże siły lub momenty obrotowe.
• Przekładnia hydrauliczna działa stosunkowo płynnie, szybko reaguje, ma niewielki wpływ i może uruchamiać, hamować i cofać przy dużych prędkościach. Częstotliwość cofania hydraulicznych urządzeń transmisyjnych może osiągnąć 500 razy na minutę dla ruchu obrotowego i 400 do 1000 razy dla ruchu posuwisto-zwrotnego.
• Sterowanie i regulacja hydraulicznych urządzeń transmisyjnych są stosunkowo proste, obsługa jest wygodna i pracochłonna, a automatyzację i koordynację ze sterowaniem elektrycznym można łatwo osiągnąć, realizując w ten sposób złożone działania sekwencyjne i zdalne sterowanie.
• Hydrauliczne urządzenia transmisyjne są łatwe do osiągnięcia ochrony przed przeciążeniem. Jeśli system jest przeciążony, olej powraca do zbiornika przez zawór przelewowy. Ponieważ olej jest używany jako czynnik roboczy, może sam się smarować, dzięki czemu ma długą żywotność.
• Przekładnia hydrauliczna jest łatwa do standaryzacji, uogólnienia i serializacji, co ułatwia projektowanie, produkcję i promocję.
• Przekładnia hydrauliczna jest łatwa do osiągnięcia zarówno ruchu obrotowego, jak i liniowego, a rozmieszczenie i układ komponentów są elastyczne.
• W przekładni hydraulicznej ciepło generowane przez utratę mocy może być odprowadzane przez przepływający olej, co pozwala uniknąć nadmiernego wzrostu temperatury w niektórych lokalnych obszarach układu.

2. Główne wady

• Czynnikiem roboczym jest ciecz, która jest podatna na wycieki, a olej może być sprężany, więc nie może być stosowany w sytuacjach, w których wymagane jest dokładne przełożenie.
• Przekładnia hydrauliczna ma straty mechaniczne, straty ciśnienia i straty wycieków, co skutkuje niższą wydajnością, więc nie nadaje się do transmisji na duże odległości.
• Przekładnia hydrauliczna jest wrażliwa na zmiany temperatury oleju i obciążenia, przez co nie nadaje się do użytku w niskich lub wysokich temperaturach, a także jest wrażliwa na zanieczyszczenia.
• Transmisja hydrauliczna wymaga oddzielnego źródła zasilania (takiego jak stacja pomp hydraulicznych), a energia hydrauliczna nie może być przesyłana na odległość tak jak energia elektryczna.
• Komponenty hydrauliczne wymagają wysokiej precyzji wykonania i są drogie, dlatego konieczne jest zorganizowanie specjalistycznej produkcji.
• W przypadku wystąpienia usterki w hydraulicznym urządzeniu transmisyjnym nie jest łatwo wyśledzić przyczynę i szybko ją wyeliminować.

Ogólnie rzecz biorąc, przekładnia hydrauliczna ma wiele zalet, a jej wady są stopniowo przezwyciężane wraz z rozwojem technologii produkcji. Dlatego też przekładnia hydrauliczna ma szerokie perspektywy rozwoju w nowoczesnej produkcji.

II. Zastosowania hydraulicznej skrzyni biegów

Ze względu na wiele zalet przekładni hydraulicznej, jest ona szeroko stosowana w różnych sektorach gospodarki narodowej. Powody stosowania przekładni hydraulicznych różnią się jednak w zależności od sektora. Na przykład maszyny inżynieryjne i maszyny ciśnieniowe wykorzystują ją ze względu na prostą konstrukcję i dużą siłę wyjściową, podczas gdy przemysł lotniczy wykorzystuje ją ze względu na niewielką wagę i małe rozmiary.

W obrabiarkach przekładnia hydrauliczna jest stosowana głównie dlatego, że umożliwia bezstopniową zmianę prędkości, jest łatwa do zautomatyzowania i umożliwia wykonywanie częstych ruchów wstecznych. Dlatego też przekładnia hydrauliczna jest powszechnie stosowana w następujących urządzeniach obrabiarek.

1. Urządzenie do przenoszenia ruchu posuwowego

Aplikacja ta jest najczęściej stosowana w obrabiarkach: głowica ściernicy szlifierek; słupek narzędziowy lub rewolwer tokarek poziomych, tokarek rewolwerowych i automatów tokarskich; stół roboczy lub wrzeciennik szlifierek, wiertarek, frezarek i strugarek; głowica zasilająca i suwak maszyn kombinowanych itp. mogą wykorzystywać przekładnię hydrauliczną. Niektóre z tych komponentów wymagają szybkiego ruchu, niektóre wymagają wolnego ruchu (2 mm/min), a niektóre wymagają zarówno szybkiego, jak i wolnego ruchu.

Większość z tych komponentów wymaga dużego zakresu regulacji prędkości i bezstopniowej regulacji prędkości podczas pracy; niektóre wymagają ciągłego podawania, niektóre przerywanego; niektóre wymagają stałej prędkości przy zmiennym obciążeniu, a niektóre wymagają dobrej wydajności cofania. Dla wszystkich tych wymagań najbardziej odpowiednia jest przekładnia hydrauliczna.

2. Urządzenie do przenoszenia głównego ruchu posuwisto-zwrotnego

Stół roboczy strugarki bramowej i suwak frezarki górnowrzecionowej lub dłutownicy mogą wykorzystywać przekładnię hydrauliczną, aby osiągnąć wymaganą dużą prędkość ruchu posuwisto-zwrotnego. Pierwsza z nich może osiągnąć prędkość od 60 do 90 m/min, podczas gdy dwie pozostałe od 30 do 50 m/min. W takich przypadkach zastosowanie przekładni hydraulicznej jest korzystne ze względu na zmniejszenie uderzeń podczas cofania, obniżenie zużycia energii i skrócenie czasu cofania.

3. Obrotowe urządzenie do przenoszenia ruchu głównego

Wrzeciono tokarki może wykorzystywać przekładnię hydrauliczną do uzyskania bezstopniowej zmiany prędkości dla głównego ruchu obrotowego, ale to zastosowanie nie jest jeszcze powszechne.

4. Urządzenie profilujące

Obróbka profilowa tokarek, frezarek i strugarek może być realizowana za pomocą hydraulicznego systemu serwo, z dokładnością od 0,01 do 0,02 mm. Ponadto, urządzenie do korekcji ściernicy formującej i standardowe urządzenie do korekcji śruby pociągowej na szlifierkach może również korzystać z tego systemu.

5. Urządzenia pomocnicze

Urządzenia mocujące, urządzenia sterujące zmianą prędkości, urządzenia eliminujące luz nakrętki śruby pociągowej, urządzenia wyważające dla pionowych części ruchomych, urządzenia indeksujące oraz urządzenia do załadunku, rozładunku, przenoszenia i przechowywania przedmiotów obrabianych i narzędzi na obrabiarkach mogą być realizowane za pomocą przekładni hydraulicznej. Takie podejście pomaga uprościć strukturę obrabiarki i poprawić poziom jej automatyzacji.

6. Skokowe urządzenie transmisyjne

Liniowy lub obrotowy ruch krokowy stołu roboczego na Maszyna CNC Narzędzia mogą być szybko i dokładnie pozycjonowane za pomocą elektrohydraulicznych serwomechanizmów opartych na sygnałach elektrycznych. Systemy z otwartą pętlą mają niższą dokładność pozycjonowania (<0,01 mm), ale są opłacalne; systemy z zamkniętą pętlą mają wyższą dokładność pozycjonowania i koszty.

7. Łożysko hydrostatyczne

Łożyska, szyny prowadzące i mechanizmy nakrętek śrub pociągowych w ciężkich, szybkich i precyzyjnych obrabiarkach mogą osiągnąć wysoką stabilność operacyjną i dokładność ruchu, jeśli do łożyskowania hydrostatycznego używany jest układ hydrauliczny.

Zastosowanie przekładni hydraulicznej w różnych gałęziach przemysłu przedstawiono w tabeli 1.

Tabela 1 Zastosowanie przekładni hydraulicznej w różnych gałęziach przemysłu