Анализ аналогов

Обзор литературы
В
настоящее
применяются
время
гидравлические
во
многих
механизмы
отраслях
и
промышленности
установки.
В
качестве
источников гидравлической энергии зачастую используют насосные станции.
Эти
машины
используются
промышленности,
в
энергетике,
горнорудной,
угольной
строительстве,
и
пищевой
машиностроении,
транспортной индустрии, сельском хозяйстве, черной и цветной металлургии
и т. д. Для аналитического обзора следует рассмотреть несколько патентов
на подобные станции.
В зависимости от предназначения и условий конструкции источников
гидравлической энергии изменяются, однако существует ряд проблем,
которыми обладают множество источников. Эти недостатки существенно
снижают функциональные возможности систем, а следовательно, и области
применения данных агрегатов.
Одним из наиболее серьёзных недостатков является потеря давления в
системе.
Подобная
проблема
является
важным
фактором
снижения
надёжности системы, а как известно, надёжность является одним из
основных свойств любой системы.
Возможное решение данного недостатка представлено в патенте РФ
№ 2079004. В нём представлена возможная конструкция источника
гидропитания, которая используется в мишиностроении, в частности в
сложных гидравлических системах [1]. Схема гидроустановки представлена
на рисунке 1.
Рисунок 1. Гидросхема источника гидропитания: 1 – насос; 2 – ось
механизма управления; 3 – газогидравлический аккумулятор; 4 – поршень; 5
– гидравлическая магистраль; 6 – питательный бак; 7 – шток.
Принцип решения проблемы в данном устройстве заключается в том,
что при изменении потребления жидкости в системе, за счёт перепада
давления изменяется используемый объём жидкости и положение цилиндра,
за счёт этого увеличивается или уменьшается производительность насоса и
поддерживается давление.
Данная
конструкция
является
примером
самоналаживающейся
системы. Достоинства очевидны, и главным, несомненно, является то что
система способна без участия человека изменять свои параметры.
Недостатками данной системы могут являться: отсутствие системы
контроля; с ростом числа потребителей возрастает объём аккумулятора и
соответственно
и
необходимая
мощность
двигателя;
также
система
привязана к потребителям и является не автономной; не обеспечивается
контроль других параметров кроме давления.
Другое решение данной проблемы представлено в патенте РФ №
2094657,
который
описывает
изобретение,
относящееся
к
электрогидравлическим системам регулирования и применяемое в системах,
обеспечивающих регулирование потока перекачиваемой жидкости [2]. Схема
данного изобретения представлена на рисунке 2.
Рисунок 2. Схема гидростанции: 1 – электродвигатель; 2 – насос; 3 –
фильтр; 4 – бак очищенной продукции; 5 – предохранительный клапан; 6 –
бак с неочищенной продукцией; 7 – датчик давления; 8 – частотный
преобразователь.
В данном случае поставленная проблема решается через датчик
давления и частотный преобразователь. Также в рассмотренной установке
предусмотрены органы контроля, что делают её наиболее оптимальной по
сравнению с конструкцией патента № 2079004. К тому же патент № 2094657,
обеспечивает высокую стабильность расхода жидкости и повышает
надёжность системы. И в целом, простота конструкции обеспечивает
снижение потерь в системе.
Недостатками данной системы могут являться: как и в прошлом
случае, установка в целом не автономна; не обеспечивается контроль других
параметров кроме давления.
Другой проблемой подобных систем является изменение структуры
используемой жидкости, т.е. разжижение или загустевание, при изменении
температуры. А как известно, функциональность гидросистемы зависят от
параметров жидкости. Этот недостаток в значительной мере ограничивает
области применения подобных систем.
Данная проблема решается в патенте РФ № 2207244. В нём
представлена конструкция гидравлической насосной станции, которая
относится общему машиностроению, в частности к автономным источникам
энергии [3]. Разработанная станция решает проблемы технического решения
№ 9274. Схема установки представлена на рисунке 3.
Рисунок 3. Схема гидравлической насосной станции: 1 – силовая
установка; 2 – бак; 3 – блок воздушных теплообменников; 4 –
гидроаккамулятор; 5 – гидронасос; 6 – напорный фильтр; 7 – золотниковый
распределитель; 8 – предохранительный клапан; 9 – дроссель; 10 инструмент
Решение
поставленной
проблемы
достигается
за
счёт
последовательного соединения теплообменников на сливной магистрали, а
не на всасывающей.
Также
положительными
особенностями
системы,
помимо
устойчивого теплового баланса, можно считать: повышенные надёжность и
ресурс; и меньшие массовогабаритные показатели по сравнению с аналогами.
Данные
достоинства
обеспечиваются
применением
гидроаккамулятора, и расположением бака с рабочей жидкостью над
насосом, что позволяет исключить кавитацию в насосе.
Недостатками данной системы можно считать: относительную
сложность что приводит к дополнительным потерям, отсутствие системы
контроля и регулирования.
Выводы
В результате литературного обзора были получены данные о
конструкциях различных источниках гидравлической энергии, решаемые
ими недостатки аналогов и способы, которыми они их ликвидируют, а также
приведены возможные недостатки рассмотренных стендов.
Используя решения, принятые в рассмотренных вибростендах, можно
оптимизировать
конструкцию
автономного
мехатронного
источника
гидравлической энергии, а также избежать недостатков, которые они
исправляли. Благодаря усовершенствованиям рассмотренных установок,
были выведены следующие элементы, позволяющие упростить конструкцию
и улучшить параметры источника:

Введение электронного преобразователя частоты в совокупности
с автоматическим контуром регулирования позволит повысить надёжность и
стабильность системы;

Необходимо поддерживать оптимальный температурный режим,
для обеспечения постоянства свойств жидкости при помощи термодатчиков;

системы.
Использование аккумулятора приведёт к повышению надёжности
Список литературы:
1.
Патент РФ № 2079004 [Электронный ресурс]// freepatent.ru. URL:
http://www.freepatent.ru/patents/2079004 (Дата обращения: 14.09.2015);
2.
Патент РФ № 2094657 [Электронный ресурс]// freepatent.ru. URL:
http://www.freepatent.ru/patents/2094657 (Дата обращения: 14.09.2015);
3.
Патент РФ № 2207244 [Электронный ресурс]// findpatent.ru. URL:
http://www.findpatent.ru/patent/220/2207244.html (Дата обращения:
14.09.2015);