5. По типу приводящего двигателя гидроприводы могут быть с электроприводом, приводом от двс, турбин и т.Д.
Принцип работы объемного гидропривода основан на законе Паскаля, по которому всякое изменение давления в какой-либо точке покоящейся жидкости, не нарушающее ее равновесия, передается в остальные ее точки без изменения (рис.1.2).
Насосом 1 рабочая жидкость подается в напорную гидролинию 3 и далее через распределитель 5 к гидродвигателю 2. При одном положении гидрораспределителя совершается рабочий ход гидродвигателя, а при другом положении - холостой. Из гидродвигателя жидкость через распределитель поступает в сливную гидролинию и далее или в гидробак 9, или во всасывающую гидролинию насоса (в гидроприводах с замкнутой схемой циркуляции рабочей жидкости, см. рис.1.2, а). В резервуаре жидкость охлаждается и снова поступает в гидросистему. Надежная работа гидропривода возможна только при соответствующей очистке рабочей жидкости фильтрами 8.
Регулирование скорости движения выходного звена гидродвигателя может быть дроссельным или объемным. При дроссельном регулировании в гидросистеме устанавливаются нерегулируемые насосы, а изменение скорости движения выходного звена достигается изменением расхода рабочей жидкости через дроссель 6. При объемном регулировании скорость движения выходного звена гидродвигателя изменяется подачей регулируемого насоса либо за счет применения регулируемого гидромотора.
Защита гидросистемы от чрезмерного повышения давления обеспечивается предохранительным 4а или переливным 4б клапанами, которые настраиваются на максимально допустимое давление. Если нагрузка на гидродвигатель возрастает сверх установленной, то весь поток рабочей жидкости будет идти через предохранительный или переливной клапаны, минуя гидродвигатель. Контроль за давлением на отдельных участках гидросистемы осуществляется по манометрам 11.
Работа гидроагрегатов сопровождается утечками рабочей жидкости. В гидросистемах с замкнутой циркуляцией утечки компенсируются специальным подпитывающим насосом 1а (рис.1.2, а).
54. Рабочие жидкости в гидроприводах тм. Требования, свойства рабочих жидкостей.
Рабочие жидкости для гидроприводов
Рабочая жидкость в гидроприводе выполняет две ключевые функции: - передает энергию от ведущего элемента (насоса) системы к ведомому (гидродвигатель, гидроцилиндр и т.д.), - смазывает рабочие органы гидромашин (насосы, моторы и т.д.) в гидроприводе. В процессе работы в гидроприводе рабочая жидкость подвергается изменению давления в широком диапазоне (от 0 до 32 МПа), изменению скорости и направления потока жидкости, а также изменению температуры (от -30 до +110 °C) Для работы в таких условиях в качестве рабочей жидкости наиболее подходят минеральные масла. Обычные моторные и трансмиссионные масла непригодны для этой цели. Они быстро изнашиваются и не обеспечивают надежную работу и необходимую защиту от износа гидросистемы. Для таких условий работы была разработана специальная группа гидравлических масел. Состав гидравлических масел Гидравлическое масло представляет собой высококачественное минеральное масло высокой степени очистки с особыми добавками (до 25% от массы). Минеральное масло называют базой, или базовым маслом, добавки - присадками. Базовое масло задает основные характеристики будущего гидравлического масла. Без хорошего базового масла невозможно достичь высоких эксплуатационных характеристик гидравлического масла на протяжении всего периода эксплуатации. Пакет присадок вводят в базовое масло с целью достижения требуемых характеристик и свойств масла, а также для увеличения его срока службы. Рассмотрим основные присадки и их роль в процессе эксплуатации гидравлического масла. Ингибиторы коррозии Предотвращают коррозию металлов, значительно снижая способность гидравлического масла вступать в химическую реакцию с деталями гидроаппаратов. Антиокислительные присадки Воздействие высоких давлений и температур усиливает окислительные процессы в рабочей жидкости. Окисление замедляется введением антиокислительных присадок в гидравлическое масло, таким образом, значительно продлевается допустимый срок его эксплуатации в гидросистеме. Противоизносные присадки Комплекс присадок, для улучшения защиты гидрооборудования от износа. Вязкостные присадки Применяют для достижения малого изменения вязкости масла в широком температурном диапазоне. Антипенные присадки В пакет присадок так же включают антипенные присадки. Они способствуют выведению воздуха из масла, таким образом, предотвращая вспенивание. Выбор гидравлического масла Мы рекомендуем всегда использовать рабочую жидкость, соответствующую по классу вязкости и группе присадок, указанной к применению в гидросистеме заводом-изготовителем техники или изготовителем гидромашин. Если же строгих рекомендаций завода-изготовителя нет, выбирать следует по трем критериям: 1.Вязкость масла должна соответствовать рекомендуемой к применению в насосах гидросистемы. 2.Температурный диапазон должен соответствовать условиям работы гидросистемы. 3.Состав пакета присадок масла должен подходить к условиям эксплуатации гидросистемы. Выбор вязкости Для каждого насоса или мотора производитель в паспорте указывает рекомендуемый диапазон вязкости рабочей жидкости. В соответствии с ГОСТ 17479.3-85 гидравлические масла по значению вязкости при 40С⁰ делятся на 10 классов. Значение вязкости жидкости в сантистоксах (сСт) приблизительно соответствует номеру ее класса вязкости. Следует учитывать, что вязкость гидравлического масла изменяется с изменением его температуры, поэтому жидкости малого класса вязкости больше подходят для эксплуатации в условиях низких температур, высокого класса вязкости в условиях высоких температур окружающей среды. Выбор температурного диапазона Важно выбрать масло, которое будет способно сохранять свои свойства в заданном температурном диапазоне окружающей среды. Выбор оптимального состава масла В разных гидросистемах гидравлические масла работают при различных воздействиях на них: разные давления, температурный диапазон и т.д. Соответственно, различаются и требования к характеристикам и свойствам гидравлических масел. Необходимые характеристики и свойства задаются составом пакета присадок. Стандартами ГОСТ, ISO и DIN гидравлические масла делятся на несколько групп по своим характеристикам и, соответственно, составу. В таблице 1 приведены обозначения различных групп для этих стандартов, состав масел и их применяемость в гидросистемах.
55. Классификация и общие сведения объемных насосов в гидроприводах ТМ.
Гидроприводом называется совокупность гидравлических устройств, предназначен- ная для передачи механической энергии и преобразования характера движения посредством рабочей жидкости. Объемным называется гидропривод, в котором используются объемные гидромаши- ны. Каждый гидропривод, как правило, включает в себя: энергопреобразователи (насосы, гидродвигатели, гидроаккумуляторы), соответствен- но предназначенные для преобразования механической энергии в энергию потока ра- бочей жидкости и обратно, а также для ее накопления в виде либо потенциальной энергии груза, либо упругодеформируемого тела, либо сжатого газа; гидросеть (рабочая жидкость, гидролинии, элементы их соединения), осуществляю- щая передачу энергии потока рабочей жидкости от ее источника к потребителям; гидроаппараты (дроссели, клапаны, распределители), предназначенные для регулиро- вания параметров потока рабочей жидкости (давления, расхода, направления течения) и, за счет этого, обеспечивающие управление характером движевыходного звена гидропривода; вспомогательные элементы (гидробаки, фильтры, теплообменники), обеспечиваю- щие требуемые качественные параметры рабочей жидкости (чистоту, температуру) и, как следствие, нормальную работу гидропривода. Все эти элементы объединяются в единую гидросистему, в которой рабочая жид- кость является энергоносителем. В таблице 1 представлены обозначения основных элементов гидропривода по ЕСКД. Гидроприводы по характеру движения выходного звена можно разделить на: гидроприводы возвратно-поступательного движения, в которых в качестве гидро- двигателя используют гидроцилиндры; гидроприводы вращательного движения, в которых в качестве гидродвигателя исполь- зуют гидромоторы; гидроприводы поворотного движения, в которых используют поворотные гидродвига- тели с углом поворота выходного звена, меньшим 360о. Если в гидроприводе имеется возможность изменять только направления движения его выходного звена без регулирования величины скорости, то такой гидропривод называет- ся нерегулируемым. 5 Если же в гидроприводе кроме этого предусмотрена возможность во время его ра- боты изменять величину скорости движения выходного звена по требуемому закону, то та- кой гидропривод называется регулируемым. По способу регулирования величины скорости движения выходного звена гидро- приводы делятся на: гидроприводы с дроссельным регулированием; гидроприводы с объемным (машинным) регулированием. При дроссельном способе регулирование скорости выходного звена происходит за счет изменения величины расхода рабочей жидкости, поступающей в гидродвигатель. При этом часть потока рабочей жидкости, подаваемого насосом, отводится в сливную гидроли- нию, минуя гидродвигатель и не совершая полезной работы. При объемном способе регулирование скорости выходного звена происходит за счет изменения рабочего объема регулируемого насоса или регулируемого гидромотора.
56.Классификация и общие сведения объемных гидродвигателей в гидроприводах ТМ.
Объемные гидродвигатели по характеру движения выходного звена делятся на: гидроцилиндры, осуществляющие возвратно-поступательное движение; поворотные гидродвигатели с поворотным движением выходного звена на ограниченный угол; гидромоторы с вращательным движением выходного звена, в качестве которых используются роторные гидромашины. [1] Объемные гидродвигатели разделяются на гидромоторы, в которых энергия потока жидкости преобразуется в механическую энергию неограниченного вращательного движения вала, и силовые цилиндры ( гидроцилиндры), развивающие механическую энергию при возвратно-поступательном или возвратно-поворотном ограниченных движениях. [2] Объемный гидродвигатель это объемная гидромашина, предназначенная для преобразования энергии потока жидкости в энергию движения выходного звена. [3] Объемные гидродвигатели в основном имеют те же свойства, что и объемные насосы, но с некоторыми отличиями, обусловленными иной функцией двигателей. Объемные гидродвигатели также характеризуются цикличностью рабочего процесса и герметичностью. [4] Объемные гидродвигатели в основном разделяют на две группы: силовые цилиндры, развивающие механическую энергию поступательного движения, и гидромоторы, в которых энергия потока жидкости преобразуется в механическую энергию вращательного движения вала. [5] Объемные гидродвигатели в основном имеют те же свойства, что и объемные насосы, но с некоторыми отличиями, обусловленными иной функцией двигателей. Объемные гидродвигатели также характеризуются цикличностью рабочего процесса и герметичностью. [6]
Объемные гидродвигатели подразделяются на гидро-цилйндры, работающие при возвратно-поступательном движении поршня в цилиндре ( силовые цилиндры) или при возвратно-поворотном движении пластины ( лопасти) в цилиндре ( моментные гидроцилиндры), и гидромоторы, в которых происходит преобразование энергии потока при неограниченном вращении вала рабочего органа. К последнему типу относятся шестеренчатые, п л асти Нч а ты е и другие виды гидромоторов. [7] Объемные гидродвигатели предназначены для преобразования энергии потока рабочей жидкости в энергию движения выходного звена. По характеру движения выходного звена объемные гидродвигатели делятся на гидроцилиндры и гидромоторы. [8] Объемные гидродвигатели представляют собой объемные гидромашины, предназначенные для преобразования энергии потока рабочей среды в энергию выходного звена. Наибольшее распространение на экскаваторах получили гидродвигатели двух типов: гидроцилиндры и гидромоторы. [9] Объемные гидродвигатели широко используют в геологоразведочном буровом оборудовании. [10] У объемного гидродвигателя крутящий момент почти не зависит от скорости вращения, а у гидротурбины он изменяется в широком диапазоне. [11] К объемным гидродвигателям относятся: гидромоторы, использующие энергию потока жидкости и сообщающие выходному валу вращательное движение; гидроцилиндры, сообщающие выходному звену поступательное движение; гидродвигатели, сообщающие выходному валу ограниченные углы поворота. [12] В объемном гидродвигателе подводящая линия сообщает рабочую камеру с источником жидкости, обладающей высокой энергией, а отводящая - с областью слива, где энергия жидкости мала. При заполнении камеры подвижный замыкающий орган перемещается под воздействием жидкости и совершает работу, необходимую для преодоления силы или момента, приложенных к гидродвигателю извне приводимым объектом. [13]
57. Принципиальные схемы и принцип действия объемных насосов в гидроприводах ТМ.
Ри.1.2. Варианты принципиальных схем гидроприводов: а - с объемным регулированием; б - с дроссельным регулированием; в - нерегулируемый; г - с дроссельным регулированием рабочего и холостого ходов
У объемных насосов движение рабочего органа может быть возвратно-поступательным или вращательным, поэтому их разделяют на две группы: к первой группе относятся поршневые, плунжерные и диафрагменные насосы; ко второй — шестеренные, винтовые и др. Поршневой насос одностороннего действия состоит из корпуса, внутри которого расположены рабочая камера с всасывающим и напорным клапанами и цилиндр с поршнем, совершающим возвратно-поступательное движение. К корпусу присоединены всасывающий н напорный трубопроводы. Вращательное движение вала приводного двигателя преобразуется в возвратно-поступательное движение поршня с помощью кривошипно-шатунного механизма. При ходе поршня вправо в цилиндр засасывается объем жидкости V = FS (где F — площадь поршня; 5 — ход поршня). При ходе поршня влеро этот же объем вытесняется в напорный трубопровод. Таким образом, насос одностороннего действия за один оборот кривошипа совершает один цикл всасывания и один цикл нагнетания (рабочий). Действительная подача Q меньше теоретической вследствие запаздывания закрывания напорного и всасывающего клапанов, утечек через клапаны, сальниковые и поршневые уплотнения, а также за счет выделения воздуха или газов из перекачиваемой жидкости. Теоретически поршневой насос может развивать любой напор. Однако практически напор ограничивается в зависимости от прочности отдельных деталей, а также от мощности двигателя, приводящего насос в действие. Объем жидкости V поршневой насос одностороннего действия подает за один рабочий ход поршня. Мгновенный расход жидкости подаваемой насосом, равен площади поршня F, умноженной на скорость его движения v. Поскольку возвратно-поступательное движение поршня осуществляется с помощью кривошипно-шатунного механизма, скорость поршня изменяется от нуля в мертвых положениях кривошипа до максимума в среднем положении. Аналогичным образом меняется во время рабочего хода поршня и подача насоса. Эти обстоятельства определяют основной недостаток поршневых насосов одностороннего действия — прерывистую и неравномерную подачу.
Изменение подачи поршневого насоса за один оборот кривошипа можно изобразить графически. Подобные графики дают возможность наглядно ^представить последовательность процессов нагнетания и всасывания, а также оценить степень неравномерности подачи, т. е. установить, во сколько раз максимальная подача превосходит среднюю. Заменим площадь, ограниченную синусоидой и осью абсцисс графика, площадью равновеликого прямоугольника, построенного на отрезке прямой длиной 2лх. Обе эти площади графически выражают объем жидкости, подаваемой насосом в напорный трубопровод за один оборот кривошипа. Высота h прямоугольника, таким образом, будет представлять в принятом масштабе среднюю подачу, а наибольшая высота синусоиды — максимальную подачу. Существует несколько способов уменьшения неравномерности движения жидкости в системе, соединенной с поршневым насосом. Одним из них является применение поршневых насосов двустороннего действия, у которых камеры с клапанами располагаются по обе стороны цилиндра и поэтому движение поршня в любую сторону является рабочим: циклу всасывания в левой камере соответствует цикл нагнетания в правой, и наоборот. Другим весьма эффективным способом является использование многопоршневых насосов с параллельным включением цилиндров, поршни которых приводятся в движение от общего коленчатого вала. Рассмотрим, например, диаграмму подачи трехпоршневого насоса, состоящего из трех насосов одностороннего действия, кривошипы которых расположены по отношению друг к другу под углом 120°. Для обеспечения возможно более равномерной подачи поршневых насосов и уменьшения инерции масс жидкости, заполняющей систему, практикуется также устройство воздушных колпаков. Вследствие большой упругости воздуха, находящегося в колпаке, во время цикла нагнетания происходит его сжатие и поглощение части объема жидкости, прерывающего среднюю за рабочий цикл подачу. Во время цикла всасывания воздух расширяется, и процесс вытеснения жидкости в напорный трубопровод продолжается. Плунжерные насосы отличаются от поршневых конструкцией рабочего органа. Вместо поршня они имеют плунжер, представляющий собой полый цилиндр, движущийся в уплотняющем сальнике не касаясь внутренних стенок рабочей камеры. По гидравлическим параметрам поршневые и плунжерные насосы одинаковы. В эксплуатации плунжерные насосы несколько проще, так как у них меньше изнашиваемых деталей (отсутствуют поршневые кольца, манжеты и пр.). Диафрагменные насосы имеют вместо поршня гибкую диафрагму (мембрану) из кожи, прорезиненной ткани или из синтетического материала. Подача серийно выпускаемых поршневых насосов меняется от 1 до 150 м3/ч при напорах до 2000 м. Шестеренный насос. Рабочим органом насоса являются две шестерни: ведущая и ведомая, размещенные в корпусе с небольшими радиальными и торцовыми зазорами. При вращении колес в направлении, указанном стрелками, жидкость поступает из полости всасывания во впадины между зубьями и перемещается в напорную полость. Объемный КПД шестеренного насоса учитывает частичный перенос жидкости обратно в полость всасывания, а также протечки жидкости через зазоры. В среднем он составляет 0,7—0,9. Шестеренные насосы обладают реверсивностью, т. е. при изменении направления вращения шестерен они изменяют направление потока в трубопроводах, присоединенных к насосу. Винтовые насосы имеют винты специального профиля, линия зацепления между которыми обеспечивает полную герметизацию области нагнетания от области всасывания.
58. Шестеренные насосы и гидромоторы в гидроприводах ТМ.
сттые насосы и гидромоторы Пластинчатые машины обычно применяют на подачи до (200 л/мин) и давления до 12 МПа. Такие машины сравнительно просты, надежны, наиболее бесшумны в работе и поэтому широко применяются в металлорежущих станках там, где в гидроприводе не нужно развивать высокие давления.
Различают пластинчатые гидромашины однократного и двойного действия. Кроме цапфенного распределения жидкости, такие гидромашины выполняют с торцевым ее распределением. Подача регулируется изменением эксцентриситета е. Угол ф между соседними пластинами выполняют одинаковым и определяют в зависимости от числа пластин (рабочих камер) в соответствии с уравнением.
Найдем рабочий объем пластинчатой гидромашины однократного действия. Текущее расстояние координаты определим согласно выражению. Рабочие камеры ограничены поверхностями статора, ротора, пластин и боковых дисков. Направляющая представляет собой замкнутую кривую, включающую в себя четыре перевальных участка выполненных по дугам окружностей радиусов и четыре переходных участка на которых рабочие камеры соединяются со всасыванием и нагнетанием.
Для полного уравновешивания сил давления жидкости на ротор число пластин выбирают четным. При вращении ротора по направлению стрелки объем рабочих камер за счет того, что, меняется и камеры поочередно соединяются с нагнетанием и всасыванием. Для обеспечения плавной и безударной работы гидромашины перевальные участки направляющей выполняют по спирали Архимеда либо по кривой постоянного ускорения.
В жестко соединенных между собой корпусе и крышке расположен ротор с пластинами, внутреннее кольцо статора, наружное кольцо статора, распределительные диски. Ротор с валом установлены на двух подшипниках скольжения. Опорный узел внутреннего кольца статора состоит из неподвижной и подвижной опор, сепаратора с шариками и соединительной скобы. Опора поддерживает внутреннее кольцо статора при остановке насоса. В корпусе расположен опорный винт ограничения максимальной подачи, перемещающийся в резьбовой втулке.
Плоский диск имеет сквозные окна всасывания, соединяющиеся с каналом корпуса, и глухие окна Л нагнетания. Плавающий диск имеет окна нагнетания, соединенные с нагнетательным каналом , глухие окна всасывания и паз, сообщающий полость с дренажной полостью. С противоположной стороны ротора расположен механизм регулирования подачи насоса, включающий в себя пружину , поршень и регулировочный винт. Механизм регулирования подачи изменяет эксцентриситет внутреннего кольца относительно оси ротора.
Пружина, действуя на поршень, стремится установить кольцо с максимальным эксцентриситетом и упором в винт. Давление жидкости, нагнетаемой насосом, действует на внутреннюю поверхность внутреннего кольца статора со стороны рабочих камер, стремясь переместить его в направлении минимальной подачи, благодаря чему осуществляется автоматическое регулирование подачи насоса в функции давления. В распределительном диске насоса, установленном крышке, имеются два окна для всасывания, а в распределительном плавающем диске, установленном в корпусе два окна для нагнетания.
Начальный поджим диска осуществляется пружинами, а при работе - давлением жидкости. В корпусе диск уплотняется резиновым кольцом, Пластины, установленные в пазах ротора, прижимаются к статорному кольцу давлением жидкости, подведенной под пластины через отверстия. Вал насоса уплотняется манжетой, установленной в крышке, Утечки отводятся через отверстие. Резиновое кольцо уплотняет стык корпуса и крышки.
Одновременно пружины поджимают блок с диском к поверхности распределительного диска. К промежуточному корпусу прикреплен задний корпус, к которому при необходимости крепится подпиточный насос, приводимый в движение шлицевой втулкой и промежуточным валом. Принцип работы насоса описан ранее. Отличительной особенностью гидромотора с наклонным диском и точечным касанием является двойной ротор, состоящий из блока цилиндров и направляющей. В блоке цилиндров расположены поршни, а в направляющей - толкатели, находящиеся в точечном контакте со специальным упорным шариковым подшипником.
Вращающий момент, затрачиваемый на преодоление сил трения в торцевом распределителе и сил инерции цилиндрового блока, передается с направляющей на блок цилиндров при помощи штифта. Благодаря этому блок цилиндров разгружен от радиальных составляющих сил давления жидкости со стороны поршней. На выходном валу блок цилиндров центрируется только узким пояском, что позволяет ему самоустанавливаться по плоскости распределения.
Первоначальный поджим блока цилиндров к распределителю осуществляется при помощи трех пружин, а во время работы - силами давления жидкости на торцевые поверхности цилиндров блока. Наружные утечки из корпуса отводятся через дренажное отверстие. Выходной вал установлен на шарикоподшипниках, задний из которых расположен в крышке, выполняющей роль распределительного диска узла торцевого распределения.
Высокое удельное давление в месте контакта сферических поверхностей толкателей и упорного шарикоподшипника ограничивает допустимое номинальное давление в таких гидромоторах до МПа. Когда жидкость через отверстия в крышке и узел торцевого распределения подводится под высоким давлением из напорной гидромагистрали в рабочие камеры, на толкателях возникают радиальные силы, которые создают вращающий момент на направляющей и вращают выходной вал.
Он состоит из основного насоса, вспомогательного пластинчатого насоса подпитки, фильтра, предохранительных клапанов основного и вспомогательного насосов, смонтированных внутри корпуса коробчатой формы. Внутренняя полость корпуса используется как резервуар рабочей жидкости. В центральной части корпуса на двух опорах установлен приводной вал, передающий вращение через двойную карданную передачу блоку цилиндров и через шестерню вспомогательному насосу.
В цилиндрических отверстиях блока размещены бронзовые поршни, связанные через шатуны с фланцем приводного вала. Блок цилиндров посажен на подшипник и своим торцом опирается на распределитель, который прилегает к крышке люльки. Люлька, поворачивается вокруг вертикальной оси на подшипниках, которые насажены на полые цапфы. Сопряженные поверхности люльки и цапф уплотнены кольцами. Люлька может поворачиваться вокруг вертикальной оси на угол. Рабочая жидкость к узлу торцевого распределения подводится через сверления в осях и люльки.
|
