В современном гидроприводе множество важнейших проблем, в которых должны разбираться молодые инженеры, а мы в течение 80 % времени курса продолжаем толковать о струйках рабочей жидкости — теории, которая в большинстве случаев им больше никогда не потребуется в жизни. В то же время действительно важные разделы объемных гидроприводов (конструкция и параметры элементной базы, основные расчетные зависимости, правила построения гидросхем, энергосбережение, кондиционирование рабочей жидкости, комплектующая электроника, особенности эксплуатации и многое другое) или упоминаются вскользь, или не упоминаются вообще. У нас сейчас модно обращаться к западному опыту, а там программа обучения от колледжа до магистрата начинается не с пресловутых "струек", а с изучения конкретного серийно выпускаемого предохранительного клапана непрямого действия.

Вот уж более 30-ти лет я стараюсь как-то исправить сложившуюся ситуацию, издавая в издательстве "Машиностроение" справочники "Станочные гидроприводы", предназначенные, в том числе, для преподавателей и студентов втузов. В период с 1982 по 2008 гг. вышли в свет пять изданий, причем читатели уже убедились, что всякий раз книги существенно перерабатывались в погоне за техническим прогрессом.

К сожалению, очередное 6-е издание не было принято в производство, даже несмотря на то, что справочник "Станочные гидроприводы" входит, как сейчас говорят, в топ-4 наиболее известных книг издательства "Машиностроение". В этой связи было принято решение об электронном издании книги, в которой отражен современный мировой уровень развития промышленных гидроприводов, существенно расширены сведения об импортной гидравлике, разумеется, не в ущерб обновленной и дополненной отечественной номенклатуре. По каждому из компонентов приведены полные технические данные аналогов инофирм, наиболее авторитетных на российском рынке, включая основные параметры, размеры, расшифровки кодовых обозначений и условия эксплуатации. Особое внимание уделено проблеме энергосбережения, а также основополагающим международным стандартам ISO по гидрооборудованию.

Переходя к конкретному описанию изменений и дополнений, внесенных в 6-е издание справочника, можно отметить, что в главе 2 обновлена таблица аналогов основных минеральных масел отечественного и зарубежного производства.

Существенно переработана глава 3 (Насосы). Здесь, как, впрочем, и во всем справочнике, в формулах приведены инженерные размерности, позволяющие существенно упростить расчеты. К сожалению, это немаловажное обстоятельство. В качестве единиц давления весь мир давно использует бары, практически равные атмосфере, мы же, как всегда, идем своим путем. С настойчивостью, достойной лучшего применения, Госстандарт уже более полувека внедряет мегапаскали. Теперь у нас практически все манометры градуированы в атмосферах, а в техдокументации приводятся мегапаскали, которые на порядок больше, что вызывает многочисленные ошибки. Вместо единицы силы зарубежные фирмы широко применяют деканьютоны, мало отличающиеся от килограмм-силы. Для измерения утечек обычно использовались см³/мин, в то время как в системе СИ следует применять м³/с, т. е. делить значение утечки на 60 000000!

Обновлены параметры и размеры шестеренных насосов ОАО "Гидросила", показаны возможности многопоточных связок (до ×3). Приведены полные данные о шестеренных насосах внутреннего зацепления мод. IGP фирмы Duplomatic, имеющих радиальную и осевую компенсацию, низкий уровень шума и специальные высоконадежные подшипники скольжения (рабочие объемы V₀ = 3...250 см³; давление р = 33...21 МПа в зависимости от типоразмера). Отметим, что отечественной промышленностью насосы этого типа не выпускаются.

Раздел пластинчатых насосов дополнен моделью Т7 фирмы Parker (Denison) с V₀ = 5,8...268,7 см³; р = 32...24 МПа. Регулируемые насосы прямого управления PVL фирмы Atos отличаются низким уровнем шума, имеют винт ограничения подачи и сквозной вал (thru drive), позволяющий реализовать осевой монтаж нескольких насосов (в том числе разнотипных) в многопоточной связке. Приведены описания прогрессивного принципа регулирования насосов - чувствительности к нагрузке  (Load Sensing - LS), а также регулируемых пластинчатых насосов непрямого управления мод. PV7 фирмы Bosch Rexroth (V₀ = 14...150 см³; р = 8; 10 или 16 МПа).

Раздел регулируемых аксиально-поршневых насосов с наклонным диском дополнен моделью VPPL фирмы Duplomatic (рис. 1), а также насосами A10VSO фирмы Bosch Rexroth. Приведенные в справочнике насосы серии PVplus фирмы Parker отличаются высокими техническими параметрами (V₀ = 16...360 см³; р = 35 МПа) и развитым типоразмерным рядом.

Рис. 1

Эти компактные самовсасываю-щие машины имеют низкий уровень пульсации давления и шума, исполнение со сквозным валом, большое количество модификаций по присоединению, широкую номенклатуру механизмов управления (в том числе пропорциональное электро-управление).

Обновлена информация о гидромашинах с наклонным блоком мод. 310 и 313 ОАО «Пневмостроймашина» в том числе о типах регулирующих устройств (для 313). Впервые описаны в справочнике нерегулируемые аксиально-поршневые гидромашины мод. МГ(МН) ОАО "Шахтинский завод Гидропривод". Приводится полное описание нерегулируемых насосов с наклонным блоком мод. F11/F12 фирмы Parker, в которых применяются прогрессивные технические решения — привод вращения ротора через коническую зубчатую передачу с углом 40^о и бесшатунное ведение поршней. Насосы (V₀ = 10...125 см³; р = 35...42 МПа) отличаются компактной конструкцией. Большие перспективы использования в системах с открытой циркуляцией имеют нерегулируемые насосы мод. A2FO фирмы Bosch Rexroth (V₀ = 10...250 см³; р = 40 МПа); для типоразмеров с V₀ = 10; 12 и 16 см³ максимальная частота вращения n_max = 6000 мин^-1.

Существенно переработан раздел радиально-поршневых насосов. Введено описание моделей PR4-1X и PR4-3X (Bosch Rexroth) и PFR (Atos). Насосы BRK фирмы Bieri (рис. 2) способны работать при давлениях до 100 МПа; возможна комбинация с шестеренным насосом низкого давления.

Рис. 2

Регулируемые радиально-поршневые насосы мод. RKP фирмы Moog (V₀ = 19...1400 см³; р = 28 МПа) применяются в системах открытой циркуляции рабочей жидкости, возможны двухпоточные связки из радиально-поршневых насосов или радиально-поршневого с шестеренным. 12 типов различных механизмов управления обеспечивают широкие возможности энергосбережения. Новейшей версией является электрогидравлический механизм управления со встроенными датчиками давления и эксцентриситета статора (фактически датчик подачи), что позволяет электронной системе выполнять функции компенсатора давления, регуляторов подачи и мощности. При этом обеспечиваются высокая гибкость управления, удобный пользовательский интерфейс и реализация дистанционного управления на основе интернет-технологий.

Глава 4 (Гидроцилиндры) дополнена таблицами размеров холоднотянутых труб (гильзы) и штоков с окончательно обработанными рабочими поверхностями, описанием типовых конструкций (в том числе сервоцилиндров), методов путевого контроля на базе индуктивных сенсоров и встраиваемых датчиков линейных перемещений Balluff, а также системы CIMS (CIAMS – абсолютного измерения) фирмы Bosch Rexroth. Приводится полное описание гаммы гидроцилиндров НС2 фирмы Duplomatic. Впервые с позиций безопасности рассмотрены проблемы интенсификации давления, а также ограничения хода с помощью проставок Stop tube с целью повышения устойчивости штока на продольный изгиб.

В 6-е издание справочника введены сведения о поворотных гидродвигателях HPSD, DZK-H и DA-H фирмы HKS, способных развивать крутящие моменты до 200 000 Н∙м.

Раздел гидромоторов дополнен описанием нерегулируемых моделей A10FM (с наклонным диском) и AA2FM (с наклонным блоком; V₀ = 10...180 см³; р = 35...40 МПа) фирмы Bosch Rexroth. Уникальными характеристиками обладает типоразмер A2F5/60*-C7 с V₀ = 5 см³. Эта нерегулируемая "малышка" при массе 2,5 кг способна вращаться с частотой до 10 000 мин^-1, развивая крутящий момент до 24,7 Н∙м. Нетрудно подсчитать, что удельная мощность при этом превышает 10 кВт/кг !

Нерегулируемые радиально-поршневые гидромоторы мод. MR выпускают фирмы Parker и Bosch Rexroth (проект Calzoni). Оригинальная конструкция телескопических поршней, опирающихся на сферические поверхности вала и крышек, а также гидростатическая разгрузка распределителя позволяют обеспечить высокий КПД, долговечную работу и расширить диапазон регулирования частоты вращения (V₀ = 33...8200 см³; р = 25...21 МПа; n = 1400...120 мин^-1).

Одной из технических новинок последних лет являются радиально-поршневые регулируемые гидромоторы, в которых эксцентрик перемещается в радиальном направлении с помощью встроенных в приводной вал цилиндров управления 5 (рис. 3).

Раздел шестеренных гидромоторов дополнен описанием мод. 2SM и 3SM фирмы Galtech, а также шестеренных делителей потока HPLDF фирмы Bondioli. По мнению производителя достоинствами пластинчатых гидромоторов М5В фирмы Parker являются высокие эффективный КПД (≥ 0,9) и пусковой момент, малая пульсация момента (≤ ± 1,5 %), гидростатическая разгрузка основных деталей рабочего комплекта, позволяющая обеспечить длительную работу, двухкромочные пластины, а также возможность быстрой замены рабочего комплекта (картриджа). Основные параметры: V₀ = 12...45 см³; р = 32...28 МПа; n = 6000...3000 мин^-1.

Рис. 3

В главе 5 (Гидроаппаратура) обновлены переводные таблицы исполнений распределителей по гидросхеме и введены новые производители (фирмы Argo-Hytos и Aron), уточнены данные по распределителям ОАО "Гидроаппарат". Приводится полная информация по распределителям с электроуправлением с условным проходом D_у = 6 и 10 мм фирм Bosch Rexroth и Atos, переработана таблица параметров и размеров муфтовых кранов ЗАО "Гирас". В новом разделе седельных распределителей приведено описание мод. M-*SEW10 фирмы Bosch Rexroth; раздел гидрозамков дополнен описанием современных моделей C4V фирмы Parker, построенных с использованием технологий вставного монтажа (D_у = 10; 25 или 32 мм; р = 35 МПа; расход Q = 150; 270 или 450 л/мин).

В разделе клапанов давления вы найдете аппараты DBDS (прямого действия) и DB (непрямого действия) фирмы Bosch Rexroth. Последние пропускают расходы до 650 л/мин и обладают повышенной устойчивостью, благодаря оригинальной конфигурации каналов системы управления. Введено описание разгрузочных клапанов фирмы Duplomatic мод. MRQA, а также ряда аппаратов непрямого действия фирмы Bosch Rexroth - гидроклапанов давления мод. DZ (D_у = 10; 25 или 32 мм; р = 31,5 МПа; Q = 200...600  л/мин) и редукционных клапанов DR. Обновлено описание редукционных клапанов М-КР-М отечественного производства. Балансировочный клапан ZC2 фирмы Duplomatic в зависимости от направления потока способен работать в режимах предохранительного или редукционного клапана прямого действия; аналогичную функцию выполняют аппараты непрямого действия — трехлинейные регуляторы давления ZC той же фирмы.

В разделе аппаратов регулирования расхода приведено полное описание дросселей Manatrol фирмы Parker, двухлинейных регуляторов расхода 2FRM фирмы Bosch Rexroth и RPC Duplomatic.

Аппараты модульного монтажа дополнены описанием предохранительного клапана ZDB6 и регулятора расхода Z2FRM6 фирмы Bosch Rexroth, а также новой разработки ЭНИМСа - двухлинейного регулятора расхода. Представляет интерес набор специсполнений модульных аппаратов фирмы Duplomatic (в том числе гидрораспределителей).

Новейшим направлением является создание так называемых "интегральных схем" - специальных гидроблоков с ввертной аппаратурой, позволяющих реализовать типовые схемные решения в серийно выпускаемых машинах и оборудовании. Пример интегральной схемы фирмы Hydac для реализации подъема и опускания груза показан на рис. 4. Приводятся сведения о ввертной аппаратуре одного из мировых лидеров - фирмы SUN.

Рис. 4

Раздел гидроаппаратов вставного монтажа дополнен гидроуправляемыми клапанами и клапанами регулирования давления фирмы Bosch Rexroth, причем последние могут выполнять функции предохранения, редуцирования или подключения давления. Приведены фрагменты гидросистем с аппаратурой вставного монтажа.

Глава 6 (Электрогидравлическая автоматика) дополнена анализом достоинств и недостатков электрической и гидравлической технологий, из которого делается вывод о целесообразности создания единого электрогидравлического привода. Идея эта не нова, но в последнее время она получает опережающее развитие.

Приведены сведения о дросселирующих гидрораспределителях (ДГР) мод. SM4-20 фирмы Eaton Vickers, 4WS2EM10 Bosch Rexroth и D765 Moog. Особое внимание уделено высокодинамичным ДГР мод. D1FP фирмы Parker и LSVG-03 Yuken с электродинамическим преобразователем типа "подвижная катушка", способных отрабатывать частоты до 250...400 Гц. Анализируются возможности дальнейшего развития ДГР - повышения их "интеллектуального" уровня. В качестве примеров приводятся ДГР мод. D638 фирмы Moog (рис. 5) со встроенными датчиками перемещения золотника и давления, AxisPro фирмы Vickers со встроенным интерфейсом с шиной CanOpen, светодиодными индикаторами состояния, системой самодиагностики и датчиками давления и температуры масла.

Рис. 5

Быстродействующие однокаскадные ДГР (D_у = 6 и 10 мм) фирмы Bosch Rexroth со встроенным цифровым осевым контроллером (проект IAC-R) и интерфейсом с шинами CanOpen и Profibus-DP способны управлять расходом и давлением, реализовать позиционный контроль и p/Q-регулирование насосов. Перестройка параметров легко осуществима от ноутбука.

В справочнике описаны пропорциональные распределители DHZO-T, DKZOR-T прямого действия и DPZO-TES — непрямого действия фирмы Atos (возможно со встроенной электроникой). Уточнены параметры пропорциональных аппаратов РУП ГСКТБ ГА (г. Гомель, Беларусь). Пропорциональные предохранительные клапаны непрямого действия мод. PRE фирмы Duplomatic (D_у = 10; 25 или 32 мм; р = 35 МПа; Q = 200, 400 и 500 л/мин) оснащены дополнительным пилотом с ручной настройкой, обеспечивающим надежную защиту гидросистемы от перегрузки даже при отказе электропитания. Приводится описание оригинальной разработки фирмы Bosch Rexroth - редукционного клапана непрямого действия мод. DRG с задающим электродвигателем постоянного тока, а также пропорциональных трехлинейных регуляторов расхода и давления RPCE07 и RPCЕ08 фирмы Duplomatic, способных одновременно изменять расход и давление в линии отвода пропорционально входным электрическим сигналам.

В новом разделе "Комплектные электрогидравлические приводы" приведены описания приводов мод. CRV фирмы Atos, LESA серии ТТ фирмы Eaton Vickers и новой гидравлической оси с цилиндром CSHH фирмы Bosch Rexroth.

Особое внимание уделено новейшему направлению развития - электрогидростатическим приводам, в которых замена шариковинтовых передач, применяемых в чисто электрических версиях, на гидроцилиндры позволяет упростить и удешевить конструкцию и, самое главное, - существенно повысить надежность особенно в высокодинамичных силовых режимах работы. В приводе CLDP фирмы Voith Turbo (рис. 6) на валу серводвигателя установлены два рабочих комплекта шестеренных насосов внутреннего зацепления, причем соотношение их рабочих объемов равно соотношению площадей поршня гидроцилиндра, а компенсация объема штока реализуется с помощью аккумулятора, который также выполняет функцию бака. Реверс движения гидроцилиндра и изменение скорости обеспечиваются путем программного изменения направления и частоты вращения серводвигателя. Узел подключается к источнику энергии только электропроводами, насосных установок и трубопроводов не требуется. Основные параметры: р = 25 МПа; усилие до 196 кН; точность позиционирования 10 мкм.

Рис. 6

Приводится описание аналогичных устройств фирм Moog, Parker и Bosch Rexroth, а также совершенно автономного электрогидравлического ручного инструмента фирмы Edilgrappa (развиваемое усилие до 210 кН при собственной массе 14,7 кг) с питанием от встроенного в рукоятку аккумулятора.

"Цифровые электрогидравлические приводы" - новый раздел, посвященный последним работам ЭНИМСа в области полностью цифровых приводов и их компонентов с управлением от задающего шагового электродвигателя (ШД). Приведены параметры и размеры различных ШД, конструкция и результаты стендовых испытаний комплектных приводов, принципиально новых гидрораспределителей, предохранительных и редукционных клапанов, а также двухлинейных регуляторов расхода. В заключение раздела приведено описание новейшей цифровой гидравлики фирмы Bosch Rexroth.

В качестве новых компонентов, включенных в главу 8 (Вспомогательные элементы гидроприводов), можно отметить приемные фильтры FSI фирмы Duplomatic и STR MP-Filtri, всасывающие фильтры FST Duplomatic, сливные фильтры MPF и напорные FMM050 фирмы MP-Filtri. В разделе аккумуляторов дополнительно приведены баллонные модели LA фирмы SAIP и мембранные SBO Hydac.

Рис. 7

Впервые в справочнике подробно описаны мультипликаторы давления фирмы miniBOOSTER (рис. 7), позволяющие многократно (до 25-ти раз) усиливать давление в гидросистеме, укомплектованной обычным насосом (давление на входе 2...20 МПа, на выходе - до 80 МПа). Это позволяет, например, создавать исключительно компактные зажимные механизмы.

В разделе "Теплообменники" приведены расчеты теплового режима гидропривода, описаны воздушные теплообменники фирм SESINO и Emmegi, водяные теплообменники трубчатого и пластинчатого типов. Последние (мод. РНЕ фирмы KTR) позволяют полностью исключить опасность попадания воды в масло и при размерах 286×116×175 мм развивают мощность охлаждения до 51 кВт. Устройства терморегулирования фирм KTR и Emmegi позволяют автоматически изменять расход масла и воды с целью стабилизации температуры на заданном уровне.

Новым крупным блоком в разделе "Уплотнения" являются уплотнения и направляющие ООО "ЭрДжиСи-трейд", главным образом, для гидроцилиндров, разработанные и изготовленные по современным технологиям и рассчитанные на широкий диапазон давлений (до 80 МПа), скоростей (до 10 м/с) и температур. Показана типовая конструкция уплотнительного узла штока.

Применяемые в отечественной практике соединения трубопроводов соответствуют техническому уровню 70-х годов прошлого века. В справочнике описаны новейшие фитинги фирмы Parker Ermeto, отвечающие современным требованиям надежности, фланцевые и быстразъемные соединения, а также рукава высокого давления и оборудование для их производства.

Значительно расширен раздел "Приборы". Здесь вы теперь найдете новые манометры НПО "ЮМАС" и фирмы Wika, контрольные точки давления Stauff, объемные датчики расхода фирм Stauff и VSE, уровнемеры, реле уровня и температуры NVT фирмы KTR, датчики силы EMS70 (1...500 кН), моментомеры DATAFLEX®, фотоэлектрические преобразователи ЛИР-158Б производства СКБ ИС, различные приборы контроля загрязненности рабочей жидкости фирм Stauff, Hydac, Parker и Internormen, а также гидротестеры HMG2020 фирмы Hydac, SDMKR Stauff и Senso Master Plus фирмы Parker.

В разделе "Насосные установки" приводится подробное описание модернизированной системы их изготовления по индивидуальным заказам, предлагаемой фирмой KTR, современные средства шумоизоляции насосных агрегатов, рассматриваются общие вопросы проектирования гидроблоков.

Важнейшим проблемам энергосбережения посвящен новый раздел "Сокращение энергетических потерь". Даются рекомендации по выбору механизмов управления насосов, описываются системы частотного регулирования (фирмы Yuken и Bosch Rexroth), насосно-аккумуляторные приводы, некоторые способы рекуперации энергии. Особое внимание уделено повышению энергоэффективности приводов с четырехкромочными ДГР, в том числе при использовании цилиндров с различными площадями рабочих камер. Рассмотрены варианты применения ДГР с асимметричными потоками или с раздельным регулированием открытия рабочих кромок (новейшее направление в мировой гидравлике). В качестве альтернативы возможно также использование приводов, в которых около нейтрального положения ДГР работает в штатном режиме, а по мере увеличения скорости гидродвигателя электронная система обеспечивает опережающее открытие рабочих кромок, а поток рабочей жидкости ограничивается подачей насоса, зависящей от частоты его вращения. Таким образом, реализуется плавный переход от дроссельного регулирования к объемному.

Остаются по-прежнему актуальными способы снижения потерь мощности за счет повышения КПД гидромашин, применения дифференциального включения цилиндров, исключения аппаратов с большими дроссельными потерями (например, редукционных клапанов), уменьшения утечек (например, путем использования седельных распределителей), оптимизации проходных сечений гидроаппаратов и снижения потерь давления в соединительных трубопроводах (радикальным решением здесь является полное исключение последних в электрогидростатических приводах). Наконец, важнейшим способом оптимизации является расширение «интеллекта» электронных систем управления.

Примеры типовых схемных решений дополнены описаниями гидроприводов модернизированного давильного станка КЖ 99016 с гидрокопировальными системами, а также станции высокого давления установки гидроструйной резки, для которой оптимизирована конструкция гидравлического реверсивного механизма.

В разделе эксплуатации приведены описания портативных мобильных маслоочистителей HVP-902 фирмы Pall, эффективно удаляющих загрязнения, воду и газы из гидравлических масел, а также аналогичные устройства фирм Stauff и Internormen.

Большое внимание в новом издании справочника уделено проблеме снижения шума. Рассмотрены основные способы шумопоглощения в насосах и других компонентах гидросистем.

В разделе поиска аналогов добавлена ссылка на полностью переработанное издание первой книги "Насосы и гидродвигатели 1998-2010 гг." Международного справочника "Гидрооборудование", вышедшей в свет в 2010 г. Здесь хочется сказать несколько слов о конкуренции этого издания с Интернетом. Конечно, Интернет - значительно более мощная информационная система, однако и предлагаемый справочник имеет свои определенные преимущества. Во-первых, материал систематизирован по типоразмерам гидравлических компонентов, поэтому можно быстро определить ведущие фирмы-изготовители и номенклатуру идентичной продукции. Во-вторых, в изданиях 2001 и 2010 гг. наряду с новейшими приведены компоненты ранних лет выпуска (начиная с 1970 г.), что необходимо для механиков, заменяющих отработавшее ресурс оборудование новым. В-третьих, материал квалифицированно переведен на русский язык со строгим соблюдением принятой в России терминологии. В-четвертых, материал каталогов отечественных производителей и инофирм единообразно адаптирован для лучшего понимания.

Впрочем, зачем говорить о конкуренции, лучше взять Интернет в союзники. С этой целью в 6-м издании справочника "Станочные гидроприводы" приведен путеводитель по Интернету, позволяющий быстро найти исчерпывающую информацию непосредственно от производителей - лидеров мирового рынка гидравлики. Соответствующие ссылки на сайты в Интернете сделаны и при описании различных компонентов в тексте справочника.

Хочется верить, что предлагаемая вашему вниманию книга, являющаяся плодом многолетней работы автора, найдет своего заинтересованного читателя и послужит делу возрождения отечественного машиностроения.

Свешников В. К., к.т.н., ЭНИМС

Заказ справочника по телефону (812) 710-62-73