5.3. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

5.3.1. Энергия движущейся жидкости

Хотя элементы гидравлических систем, которые позволяют использовать воду для передачи энергии, давно разработаны, применение этой жидкости ставит ряд проблем, таких, как окисление и коррозия, образование плесени, плохая смазка. В качестве рабочей жидкости гидравлических систем используется преимущественно минеральное масло с вязкостью при рабочей температуре (т. е. от ). Эти жидкости обладают большой теплопроводностью и, следовательно, способствуют отводу тепла, вызванного трением и деформацией элементов гидравлической системы, тем самым обеспечивается их охлаждение.

Применение подобных сред позволяет легко достигать очень больших давлений (многих десятков мегапаскалей). Однако в робототехнике ограничиваются величинами порядка при таких давлениях можно использовать легкие и гибкие трубопроводы. При больших давлениях требуется существенно увеличить массу и относительную жесткость трубопроводов, в результате чего выигрыш в удельной весовой мощности становится незначительным.

Основными проблемами, которые необходимо при этом решать, являются следующие:

• подача масла под давлением к органам, в которых оно используется, когда последние связаны с механической системой с многочисленными сочленениями и сильно меняющейся геометрией; причем сама система может перемещаться;

• герметичность соединений;

• правильная фильтрация жидкости: наличие в жидкости частиц размером выше 5 мкм быстро приводит к выходу из строя оборудования (засоряются и закупориваются ограничители (следящие клапаны), портятся кромки дозатора расхода в распределителях и внутренняя поверхность гидроцилиндров, увеличиваются внутренние потери и т.д.);

• очистка от воздуха, который может оказаться в «ловушках» на определенных участках устройства. Присутствие воздуха уменьшает жесткость жидкости и увеличивает кажущуюся сжимаемость масла.

Основным ограничивающим фактором является отсутствие на промышленных предприятиях сети распределения масла под давлением. Следовательно, необходимо присоединять локально к каждому роботу «систему центрального обеспечения», или «агрегат», для питания регулируемым давлением (в простейшем случае это будет электродвигатель плюс гидравлический насос). Размер резервуара для масла должен учитывать его нагрев и необходимость рассеивания тепла излучением.

На выходе системы центрального обеспечения или в непосредственной близости к органам с большим мгновенным расходом часто устанавливают аккумуляторы, т. е. некий резервуар, разделенный на две камеры мембраной, способной вытеснить весь объем жидкости из резервуара. Одна камера наполняется воздухом или малоактивным газом (азотом) при минимальном давлении функционирования гидравлической системы. При заполнении другой камеры гидравлической жидкостью происходит сжатие газа. Аккумулятор играет роль буфера, устраняющего распространение гидравлического удара при открывании или закрывании цепей за счет создания или поглощения расхода жидкости в пиковых режимах. Он работает практически при постоянном давлении.