Jak rychle reaguje hydraulická pohonná jednotka?

Rychlost odezvy hydraulická pohonná jednotka je ovlivněna různými faktory a celkový výkon je poměrně složitý, nelze jej tedy zobecňovat jako „rychlý“ nebo „pomalý“. Konkrétně to lze chápat z následujících hledisek:

Existuje vlastní zpoždění (ve srovnání s elektrickým):
Fyzikální vlastnosti oleje: Hydraulický olej má viskozitu (průtokový odpor) a určitou stlačitelnost (zejména při vysokém tlaku). Po spuštění čerpadla chvíli trvá, než se vytvoří tlak, překoná tření v potrubí, podpoří průtok oleje a naplní komora pohonu (válec/motor), než se začne tlačit zátěž. Tento proces má značné časové zpoždění ve srovnání s přenosem elektrických signálů a spouštěním motorů.
Objemový efekt systému: Čím větší je vnitřní objem celého systému (potrubí, ventilové bloky, komory válce/motoru), tím více oleje je třeba naplnit, tím delší je čas potřebný k vytvoření tlaku a generování akce a tím pomalejší je odezva.

Typ ventilu je hlavním ovlivňujícím faktorem:
Přepínací ventil (směrový ventil): Tento typ ventilu má pouze dva stavy: "otevřený" a "zavřený" (jako elektromagnetický směrový ventil). Akce je poměrně přímá a rychlá. Jakmile je jádro ventilu přepnuto na místo, průtok oleje se zapne nebo vypne a zátěž se spustí nebo zastaví. Jeho ovládání rychlosti však není přesné a vliv start/stop je výrazný.
Proporcionální ventil/servoventil: Tento typ ventilu dokáže přesně a plynule regulovat průtok a tlak. Ačkoli jeho vlastní rychlost odezvy může být extrémně vysoká (zejména u servoventilů), rychlost odezvy celého regulačního systému stále závisí na zpětné vazbě snímače, rychlosti výpočtu regulátoru a setrvačnosti zatížení pohonu. Při sledování vysoce přesného dynamického řízení je zásadní návrh systému a ladění, které mají velký potenciál pro rychlost odezvy, ale vyžadují náklady a složitost. Naproti tomu proporcionální ventily obvykle reagují pomaleji než servoventily, ale rychleji než běžné on/off ventily.

Vliv ovládání čerpadla a ventilu:
Systém ovládání ventilu (nejběžnější): Čerpadlo vypouští olej se základní konstantní rychlostí/průtokem a rychlost a směr zatížení se řídí nastavením otevření ventilu. Rychlost spínání nebo nastavení ventilu přímo určuje rychlost, při které akce začíná. Vzdálenost od ventilu k pohonu (délka potrubí) také ovlivňuje zpoždění.
Řídicí systém čerpadla: Přímo změňte výstupní průtok čerpadla (např. pomocí motoru s proměnnou frekvencí nebo čerpadla s proměnným objemem) pro pohon zátěže. Snížení ztrát při škrcení a potenciálních zpoždění v procesu řízení ventilu teoreticky umožňuje rychlejší a efektivnější odezvu. Ale proměnná rychlost odezvy mechanismu a složitost řízení samotného čerpadla jsou limitujícími faktory.

Vlastnosti prováděcích komponent:
Olejový válec vs. motor: Hydraulické motory obvykle reagují o něco rychleji než olejové válce, protože olejové válce potřebují pohánět větší písty a tyče, aby se vratně pohybovaly, což má za následek větší setrvačnost.
Velikost součástí: Válce/motory s velkým objemem vyžadují k naplnění větší množství oleje a rychlost jejich odezvy je obvykle pomalejší než u součástí s malým objemem.

Setrvačnost zatížení a tření:
Čím větší je hmotnost (nebo moment setrvačnosti) samotného nákladu, tím větší je síla (nebo točivý moment) potřebná k jeho zrychlení nebo zpomalení a tím déle to trvá, což má za následek pomalou odezvu (zejména při spouštění a vypínání).
Vysoký třecí odpor zátěže může také zpozdit zahájení počátečního pohybu.

Vliv teploty:
Viskozita hydraulického oleje se výrazně mění s teplotou. Při studeném startu (nízká teplota oleje, vysoká viskozita) je odpor proudění oleje vysoký, vytváření tlaku a plnění oleje je pomalé a rychlost odezvy se výrazně zhoršuje. Poté, co systém dosáhne normální provozní teploty, má rychlost odezvy tendenci se stabilizovat.

Návrh a optimalizace systému:
Rozumné uspořádání potrubí (co nejkratší, s vhodným průměrem potrubí), omezení zbytečných komor, výběr ventilů s vysokou rychlostí odezvy (jako jsou vysokofrekvenční proporcionální ventily nebo servoventily) a optimalizace řídicích algoritmů (řízení v uzavřené smyčce) může výrazně zlepšit rychlost odezvy systému. Naopak špatně navržené systémy budou reagovat pomaleji.