Podręcznik

Podobnie jak to miało miejsce przy wprowadzaniu aktorów pneumatycznych do procesów produkcji, co jak już wiemy zostało podyktowane potrzebą nieustannego rozwoju wielu firm, wydaje się, że wprowadzenie tamże aktorów hydraulicznych zrobione zostało w podobnym celu. Jedyną różnicą było wykorzystanie aktorów hydraulicznych. O ile aktory pneumatyczne zastąpiły siłę rąk ludzkich przy czynnościach, które wymagały niewielkich sił i momentów, to wprowadzenie aktorów hydraulicznych miało wyręczyć człowieka z potrzeby dostarczenia do procesu produkcyjnego naprawdę dużych sił i momentów, niejednokrotnie przekraczających możliwości siły rąk ludzkich. 
Należy zaznaczyć, że tak jako to miało miejsce przy rozwoju aktorów pneumatycznych w miarę upływu lat oraz rozwoju technik projektowania sposób uruchamiania aktorów hydraulicznych zmieniał oraz ulegały one miniaturyzacji. Początkowo przetworniki energii cieczy hydraulicznej (np. siłowniki hydrauliczne) wyzwalane były poprzez uruchomienie nastawnika, np. zaworu rozdzielającego siłą rąk ludzkich. (Zapewne Czytelnik widział wystające „gałki” w kabinie operatora koparki, które były de facto zakończeniami dźwigni zaworów rozdzielających). Obecnie nastawniki hydrauliczne w procesach produkcyjnych sterowaną są wyłącznie sygnałem elektrycznym. Podobnie jak to miało miejsce w przypadku aktorów pneumatycznych ze względu na usystematyzowanie nazewnictwa technicznego w hydraulice posługujemy się nazwą aktora hydraulicznego.
Hybryda, która ma „zostać” aktorem hydraulicznym nie może być złożona z przypadkowo wybranego nastawnika hydraulicznego oraz z przypadkowo wybranego przetwornika energii cieczy hydraulicznej. Zarówno rozdzielacz cieczy hydraulicznej dla przetwornika jak i siłownik hydrauliczny (liniowy, obrotowy, itp.) powinny być dopasowane parametrami do siebie. Na przykład, dla prawidłowego wysterowania siłownika hydraulicznego liniowego dwustronnego działania prawidłowo dobrany pojedynczy zawór rozdzielający ciecz hydrauliczną dla tego typu siłownika powinien być typu 5/2, nie zaś typu 3/2, który z kolei idealnie „pasuje” dla siłownika jednostronnego działania. Zauważamy, że powyższe wymaganie nic nie mówi o zapotrzebowaniu siłownika na ciecz hydrauliczną, które należy obliczyć oraz nic nie mówi o przepływie tejże przez zawór, które należy również odpowiednio obliczyć i dopasować. Rysunek 77 ilustruje przykład prawidłowego doboru (schematycznego) elementów hydraulicznych, m.in. zaworu rozdzielającego oraz pompy cieczy hydraulicznej do siłownika hydraulicznego, stanowiące zespół aktora hydraulicznego. 

Działająca pompa cieczy przy załączonym rozdzielaczu 4/2 (jak na rysunku 77) powoduje dopływ cieczy hydraulicznej ze zbiornika cieczy i napełnianie lewej komory siłownika hydraulicznego. Przesuwanie tłoczyska na prawo wywołuje wypływ cieczy hydraulicznej z prawej komory siłownika poprzez rozdzielacz 4/2 i dalej do zbiornika cieczy. Wyłączenie rozdzielacza 4/2 zmienia połączenie kanałów dla przepływu cieczy hydraulicznej wewnątrz jego struktury co oznacza, że widoczne na rysunku 77 kierunki przepływu cieczy hydraulicznej ulegają zmianie: następuje przesuwanie się tłoczyska w lewą stronę poprzez dopływ cieczy hydraulicznej do prawej komory siłownika a wypływ tejże z lewej komory do zbiornika. Opisana wyżej operacja sterowania siłownikiem hydraulicznym PRAWO – LEWO może się powtarzać. Jeżeli nie nastąpi w odpowiednim momencie przełączenie rozdzielacza pneumatycznego 4/2 dla wywołania przeciwnego kierunku ruchu tłoczyska siłownika, tzn. po dojściu tłoczyska do skrajnych jego położeń lewego lub prawego, to nastąpi zadziałanie zaworu przelewowego (bezpieczeństwa) i skierowanie cieczy zaraz za pompą cieczy do zbiornika cieczy. Ten mały obieg cieczy będzie trwał do momentu wyłączenia pompy cieczy lub przełączenia rozdzielacza hydraulicznego 4/2.
Podobnie jak to było w przypadku aktorów pneumatycznych, tak i tutaj prawidłowy dobór elementów do konstrukcji aktora hydraulicznego kończy dopiero pierwszy etap jego aplikacji. Kolejnym etapem jest prawidłowy dobór aktora do mechanizmu, który powinien on przestawiać lub napędzać. O ile w przypadku aktorów pneumatycznych przy ich wartościach uzyskiwanych sił i momentów ewentualne błędy projektanta mogą nie skutkować jakimś niebezpieczeństwem, np. uszkodzeniem elementów kinematycznych współpracujących z tymi aktorami, to już omyłka przy aplikacji opracowanego aktora hydraulicznego do napędu lub przemieszczania jakiegoś mechanizmu może przynieść wymierne skutki uboczne a nawet straty w ludziach.
Aby to wyjaśnić posłużmy się przykładem działającego na wyobraźnię doboru aktora hydraulicznego do podniesienia podwozia pojazdu o dużej masie. Zilustrowano to na rysunku 78.

Na rysunku 78a) prawidłowo został dobrany aktor hydrauliczny, tj. podnośnik samochodowy do masy podwozia pojazdu mobilnego. Uzyskana siła F1, która jest dostępna na tłoczysku siłownika hydraulicznego pozwala na bezpieczne uniesienie pojazdu np. dla celu wymiany koła. Tego samego nie możemy powiedzieć odnośnie doboru podnośnika na rysunku 78b). W tym przypadku zbyt mała siła F2 albo pozwoli unieść podwozie na określoną wysokość dając złudzenie mechanikowi o prawidłowym doborze aktora, by po pewnym czasie podwozie „samo” się opuściło, albo natychmiast mechanik zauważy, że źle dobrał podnośnik hydrauliczny dla uniesienia podwozia. Czytelnikowi pozostawia się odpowiedź na pytanie: który „wariant” działania tego aktora byłby bezpieczniejszy dla mechanika samochodowego i co by się mogło stać, gdyby zaistniał ten pierwszy?
Autor celowo wybrał działający na wyobraźnię przykład niewłaściwego doboru aktora hydraulicznego do tej konkretnej aplikacji, ponieważ nietrudno ją sobie wyobrazić zważywszy na to, ilu z nas jest kierowcą różnych pojazdów. Podobne niebezpieczeństwo może wystąpić przy niewłaściwym doborze aktora hydraulicznego dla realizacji sterowania w procesach produkcyjnych z tym, że aktor hydrauliczny nie będzie podnosił pojazdu tylko napędzał lub przestawiał mechanizm kinematyczny lub poruszał elementem, którego masa lub waga może być nawet większa, niż masa podwozia pojazdu samochodowego. Błąd w doborze podnośnika hydraulicznego, pokazany na rysunku 78b) może w najlepszym przypadku uniemożliwić podniesienie podwozia i dać sygnał mechanikowi, aby zastosował inny podnośnik. Błąd w doborze aktora hydraulicznego na etapie konstrukcji gilotyny do cięcia blach może spowodować jej bezużyteczność do cięcia grubych blach, co miała umożliwić. Rysunek 79 ilustruje aplikację aktora hydraulicznego do sterowania zaworem kulowym, który jest używany do sterowania natężeniem przypływu wody do pompy turbiny w elektrowni wodnej. [Źródło: Olivier Cleynen].    

Czytelnik zapewne zauważy, że aplikacja aktora hydraulicznego z rysunku 79 dla sterowania zaworem kulowym nie jest doświadczalna tylko już praktyczna. Niemniej jednak dla tak kosztownego urządzenia (chyba musimy się z tym zgodzić) zapewne nie poczyniono wielu prób eksperymentalnych, dobierając „na próbę” kilka różnych aktorów o różnych parametrach i wybierając najlepszego z nich, tylko znając najpierw siłę (obliczoną), niezbędną do przestawiania trzpienia kuli zaworu obliczono parametry aktora hydraulicznego, następnie go „zestawiono” i zamontowano w urządzeniu na rysunku 79. Reasumując należy stwierdzić, że dobór aktora hydraulicznego do sterowania mechanizmem powinien być poprzedzony stosownymi obliczeniami niezbędnych sił roboczych.