[Править] Область применения

Гидроцилиндры широко применяют во всех отраслях техники, где используют объёмный гидропривод. Например, в строительно-дорожных, землеройных, подъёмно-транспортных машинах, в авиации и космонавтике, а также в технологическом оборудовании — металлорежущих станках, кузнечно-прессовых машинах.

Управление движением поршня и штока гидроцилиндра осуществляется с помощью гидрораспределителя, либо с помощью средств регулирования гидропривода.

69. Гидропривод вращательного движения на примере соответствующей по специализации тм. Схема, принцип действия. Гидропривод вращательного движения

когда в качестве гидродвигателя применяется гидромотор, у которого ведомое звено (вал или корпус) совершает неограниченное вращательное движение

Конструкции гидромоторов аналогичны конструкциям соответствующих насосов. Некоторые конструктивные отличия связаны с обратным потоком мощности через гидромашину, работающую в режиме гидромотора. В отличие от насосов, в гидромоторе на вход подаётся рабочая жидкость под давлением, а на выходе снимается с вала крутящий момент.

Наибольшее распространение получили шестерённые, пластинчатые, аксиально-плунжерные и радиально-плунжерные гидромоторы.

Управление движением вала гидромотора осуществляется с помощью гидрораспределителя, либо с помощью средств регулирования гидропривода.

Область применения

Аксиально-плунжерные гидромоторы используются в тех случаях, когда необходимо получить высокие скорости вращения вала, а радиально-плунжерные — когда необходимы небольшие скорости вращения при большом создаваемом моменте вращения. Например, поворот башни некоторых автомобильных кранов осуществляют радиально-плунжерные гидромоторы. В станочных гидроприводах широко распространены пластинчатые гидромоторы. Шестерённые гидромоторы используются в несложных гидросистемах с невысокими требованиями к неравномерности вращения вала гидромотора.

Преимущества

Гидромоторы применяются в технике значительно реже электромоторов, однако в ряде случаев они имеют существенные преимущества перед последними. Гидромоторы меньше в среднем в 3 раза по размерам и в 15 раз^[1] по массе, чем электромоторы соответствующей мощности. Диапазон регулирования частоты вращения гидромотора существенно шире: например, он может составлять от 2500 об/мин до 30-40 об/мин, а в некоторых случаях, у гидромоторов специального исполнения, доходит до 1-4 об/мин и меньше^[2]. Время запуска и разгона гидромотора составляет доли секунды, что для электромоторов большой мощности (несколько киловатт) недостижимо. Для гидромотора не представляют опасности частые включения-выключения, остановки и реверс. Закон движения вала гидромотора может легко изменяться путём использования средств регулирования гидропривода.

Недостатки

Однако гидромоторы обладают теми же недостатками, которые присущи гидроприводу

70. Гидродинамические передачи в приводах тм. На примере технологической машины по соответствующей специализации.

Гидродинамическая передача

Перевод

Гидродинамическая передача

механизм для бесступенчатого изменения передаваемого от двигателя крутящего момента или частоты вращения вала машины-орудия; рабочий процесс Г. п. осуществляется за счёт работы лопастных насоса и турбины. Г. п. была предложена в начале 20 в. в виде соосно расположенных центробежного насоса и турбины, сближенных т. о., что их колёса образуют горообразную полость, заполненную рабочей жидкостью — маловязким маслом или водой. Побудителем движения жидкости является насос, колесо которого соединено с двигателем; энергия, полученная жидкостью от насоса, передаётся турбиной приводимой машине.

Г. п. только с двумя колёсами — насосным и турбинным (рис.), имеет равные на обоих валах крутящие моменты и называют гидродинамической муфтой (гидромуфтой). В номинальном режиме частота вращения турбинного вала гидромуфты на 1,5—4% меньше частоты вращения вала насоса; кпд гидромуфты составляет 95—98%.

Гидротрансформаторы имеют три лопаточных колеса (насосное, направляющего аппарата и турбинное) или более. Они бывают с одно- или многоступенчатой турбиной. В последнем случае удаётся расширить область изменения частоты вращения вторичного вала и получить большее увеличение крутящего момента на турбинном колесе по отношению к моменту на валу насоса в режиме страгивания, т. е. когда турбинный вал полностью остановлен (у трёхступенчатых турбин до 12:1). Г. п. допускают регулирование крутящего момента за счёт изменения заполнения их рабочей полости. Этот способ широко применяется для регулирования гидромуфт. Чтобы уменьшить падение кпд в гидротрансформаторах, регулирование ведут поворотом лопастей рабочих колёс. В некоторых конструкциях гидротрансформаторов предусматривается отключение направляющего аппарата, что обращает механизм в гидромуфту — это т. н. комплексная передача. Г. п. строятся с передаточным отношением от 0,6 до 6 и кпд 0,86—0,92. Раздельная Г. п., т. е. отдельно расположенные насос и турбина, соединённые трубами, позволяет произвольно размещать турбину относительно двигателя, дробить мощность двигателя между несколькими потребителями и, наоборот, суммировать мощность нескольких двигателей для привода одной машины. Несмотря на то, что кпд раздельных Г. п. составляет 65—70%, они находят всё большее применение в тех случаях, когда приводимая машина должна размещаться в месте, где невозможно или затруднено обслуживание: приводы буровых установок, насосы топливных систем летательных аппаратов, насосы химических установок и др.

Наибольшее применение Г. п., как автоматически действующие бесступенчатые передачи, нашли в трансмиссиях автомобилей, на тепловозах, в судовых силовых установках, приводах питательных насосов и дымососов ТЭЦ. Мощность приводимых через гидромуфты насосов ТЭЦ доходит до 25000 квт.

Лит.: Гавриленко Б. А., Минин В. А., Рождественский С. Н., Гидравлический привод, М., 1968.

В. А. Минин.

Гидродинамические передачи: а — гидротрансформатор; б — гидромуфта; 1 — рабочее колесо насоса, установленное на ведущем валу; 2 — рабочее колесо гидротурбины, установленное на ведомом валу; 3 — неподвижный направляющий аппарат — реактор. Стрелками показано направление потока рабочей жидкости.

Гидродинамические приводы устанавливают только силовые связи. Это значит, что данное передаточное отношение i поддерживается постоянным только при определенном соотношении нагрузок ведомой и ведущей частей.

При увеличении нагрузки на ведомом валу автоматически уменьшается скорость вращения этого вала, если число оборотов ведущего вала поддерживается постоянным, и, наоборот, при уменьшении нагрузки скорость увеличивается. Это свойство гидродинамических передач используется в тяговых машинах, где требуется автоматическое изменение усилия от скорости.

Плавность трогания с места и перехода с одного режима на другой, большой диапазон регулирования скорости ведомого вала при сохранении постоянного числа оборотов ведущего вала, ограничение крутильных колебаний и защита от толчков, возникающих во всем приводе, отсутствие износа деталей — все эти свойства обусловили широкое распространение привода с гидродинамической передачей.

Гидродинамические передачи (гидротрансформаторы) позволяют создавать при высоком к. п. д. (0,8—0,9) передаточные отношения 0,125—0,65, а их комплексный тип до 0,97. При уменьшении к. п. д. эти передаточные отношения могут быть снижены вплоть до точки трогания с места.

В гидродинамических передачах зазоры между деталями, вращающимися с различной скоростью, относительно большие, класс точности изготовления машин в основном третий и четвертый, детали изготовляются из типовых стандартных конструкционных материалов без каких-либо высоких требований к технологии.

Таким образом, организация производства гидродинамических передач не представляет затруднений; они могут строиться на любом насосном или турбинном заводе, но лучше предусмотреть организацию производства их на специализированном заводе или в специализированном цехе.

Создателем гидродинамических передач является проф. Г. Феттингер.

В настоящее время гидродинамические передачи получили широкое распространение в нашей стране и за рубежом. Мощность гидромуфт, строящихся за рубежом, составляет 35 000 л. с.

Колесо центробежного насоса непосредственно связанное с ведущим валом, и колесо реактивной турбины, связанное с ведомым валом, являются главными элементами гидродинамической передачи. Энергия от насоса к турбине передается гидродинамическим взаимодействием потока и лопастных систем рабочих колес; таким образом, в этих передачах в основном используется кинетическая энергия жидкости.

82.В общественном производстве все большую роль играют технические комплексы, от уровня развития которых существенно зависит уровень всего современного производства. Эти комплексы, состоящие из многих систем и устройств, предназначены для автоматизации самых разнообразных исследовательских и производственных процессов. Такими комплексами являются, в частности, всевозможные системы управления технологическими процессами, производственные поточные линии, пилотажно-навигационные, связные и специальные комплексы оборудования подвижных объектов, и т. п. 

Технические комплексы состоят из многих звеньев, которыми являются разнообразные информационные системы – измерительные и вычислительные устройства, исполнительные механизмы, комплексные индикаторы и сигнализаторы, пульты управления и многочисленные линии связи, объединяющие все звенья в единый комплекс. Все звенья, в совокупности образующие комплексы, должны выполнять определенные функции и быть увязаны друг с другом в функциональном, информационном, физическом и энергетическом отношениях.

При разработке технических комплексов возникает множество конкретных технических задач, имеющих многие варианты решений, из которых далеко не все являются оптимальными. Однако простых решений, удовлетворяющих всем требованиям, предъявляемым к комплексам, работающим в жестких условиях эксплуатации, существует немного, но именно они часто остаются не рассмотренными и не использованными.

Для решения проблем, возникающих при разработке и эксплуатации технических комплексов, целесообразно применение единого подхода независимо от конкретного назначения комплекса. Решение этих проблем требует создания соответствующих философии и методологии.

Философия  разработки технических комплексов и систем заключается в формулировании общих для них социальных, физических, структурных и технических проблем, а методология – в нахождении общих принципиальных решений, позволяющих решить эти проблемы наилучшим способом и пригодных для широкого класса технических систем. Собственно это и есть то, что получило в технике название комплексирование.

Проблемы технического комплексирования следует рассматривать как часть проблем современного общественного производства, которые в свою очередь должны предварять решение и даже постановку частных задач. Иначе тот «…кто берется за частные вопросы без предварительного решения общих,  неминуемо будет на каждом шагу бессознательно для себя «натыкаться» на эти общие вопросы. А натыкаться слепо на них в каждом частном случае значит обрекать свою политику на худшие шатания и беспринципность» (В.И.Ленин).

К социальным проблемам современного общественного произ-водства относятся такие, как:

– роль общественного производства на современном этапе развития общества и задачи, стоящие перед естествознанием, как части общественного производства;

– роль естествознания в современном обществе как основы понимания природы и как основы создания новых технологий;

– роль технологий как способа удовлетворения общественных потребностей и как способа усвоения и сохранения знаний; энергетические, сырьевые, экологические и социальные проблемы и перспектива развития технологий;

– роль техники в общественном производстве и проблема взаимоотношений человека и техники; соотношение производительных сил и производственных отношений в обществе и соотношение естественнонаучных, технологических и социальных революций.

К проблемам технического комплексирования относятся:

– проблемы определения целей создания технических  комплексов;

– определение критериев качественных и количественных оценок параметров комплексов и их составляющих; здесь целесообразно выделить точностные оценки, информационные оценки и оценки эффективности функционирования комплексов, проблемы квалиметрии и метрологии в технике;

– нахождение способов оптимальной  организации комплексов и их функционирования;

– проблемы получения, трансляции, обработки и использования информации в комплексах оборудования;

– определение путей развития сложных технических систем и комплексов.

К сожалению, работ, посвященных решению указанных общих проблем в технике, явно недостаточно.

Автор предлагаемой работы обращает внимание разработчиков технических комплексов, во-первых, на существование таких проблем, а во-вторых, на возможность их решения достаточно простым и эффективным образом. При этом автор опирается на опыт разработок комплексов бортового авиационного оборудования, в которых участвовали многие предприятия, их совместными усилиями эти проблемы были успешно решены, в чем автор принимал определенное участие. К сожалению, найденные и широко внедренные в бортовом авиационном оборудовании принципиальные и технические решения до сих пор остаются мало известными не только в широкой промышленности, но даже в смежных областях, таких как космонавтика и ракетостроение. Однако использование общих принципиальных технических решений, положительно зарекомендовавших себя при разработке комплексов бортовой авиационной аппаратуры, может вполне оказаться полезным и при разработке технических комплексов самого разнообразного назначения.

Для того чтобы разобраться в том, что перечисленные проблемы действительно являются общими для современной техники, необходим подход, опирающийся на формулирование категорий – наиболее общих и фундаментальных понятий, отражающих свойства и взаимоотношения явлений в рассматриваемой области. Категории составляют в совокупности систему и связаны между собой так, что каждая из них может быть осмыслена лишь как элемент всей системы категорий. Применительно к задаче организации технических комплексов система категорий должна отражать основные понятия и взаимоотношения, связанные с назначением технических комплексов, их функциониро-ванием и возникающих при этом основными проблемами.

В работе излагаются рекомендации по решению только некоторых, но весьма существенных и достаточно общих проблем комплекси-рования.  Автор надеется, что эти решения, найденные в процессе разработок комплексов авиационного оборудования, могут быть использованы и в других областях техники.

В дальнейшем изложении под термином «технические комплексы» подразумеваются комплексы оборудования, состоящие, главным образом, из датчиков (измерителей) первичных параметров, электронных систем и исполнительных устройств.

83. Различают неустановившийся, переходный и установившийся режимы движения. При установившемся режиме скорости точек механизма являются периодическими функциями времени или положения или остаются постоянными. Регулирование установившегося движения сводится к обеспечению угловой скорости звена приведения, не превышающей допустимого отклонения от её значения. Для этого рассчитывают и устанавливают на машину специальную массу — Маховик. Необходимость регулирования неустановившегося движения возникает в том случае, когда, несмотря на непериодическое изменение внешних сил или масс, в механизме требуется поддерживать среднюю скорость звена приведения постоянной. Для этого на машину устанавливают специальные автоматические регуляторы. Основной задачей при этом является определение устойчивости движения системы машина — регулятор. Если же скорость какого-либо звена (или др. параметра) нужно изменять по заданному закону (программе), то в машину встраивают программное устройство. Примером может служить программное управление металлорежущими станками. Конкретная задача, рассматриваемая теорией регулирования, — отыскание оптимальных режимов движения машин (оптимальное управление). Например, определение движения с наибыстрейшим переходным режимом при ограниченном ускорении, т. е. оптимального по быстродействию, или движения с минимумом затрачиваемой в переходном режиме энергии, т. е. оптимального по потерям.

86. ПРЕДЛАГАЮТСЯ  новые средства пуско-защитной автоматики (тип ТК)  для нерегулируемых электроприводов переменного тока.  Этот вид автоматики в соответствии с международным стандартом МЭК 439-1-85 относится к низковольтным комплектным устройствам (НКУ).  Средства ТК – низковольтные комплектные устройства и их комплектующие для электроустановок (ЭУ), т.е., ТК - средства  автоматизации  наиболее распространенных ЭУ, таких как скважинные и др. насосы, компрессоры, холодильники, вентиляторы и многие др. агрегаты. НКУ включает совокупность средств релейной защиты  и контроля (трансформаторы тока, реле: обрыва фаз, тепловые, тока, дифференциальные, контроля температуры, времени разгона), силовые коммутационные аппараты(выключатели автоматические, магнитные пускатели, контакторы) и конструктивы (шкафы, щиты, токоведущие шины и др.). Существующие НКУ, как правило, не содержат средств, обеспечивающих глубокую степень защиты ЭУ. В результате, даже в промышленно-развитых странах, преждевременный выход из строя электродвигателей превышает 10% общего парка в год. Это приводит к значительному возрастанию эксплуатационных затрат. В Украине дополнительные экслуатационные затраты составляют около 100 млн. долларов США в год. В связи с чем созданы новые средства автоматики ЭУ, не уступающие лучшим мировым образцам. К СРЕДСТВАМ  ТК ОТНОСЯТСЯ: 1)    вычислительные устройства комплексной защиты электродвигателя ЭД, встраиваемые в различные щиты, шкафы и станции управления в виде приставок к пускателям ЭД (базовые модификации - ТК11, ТК1, ТК01); 2)     станции защиты и управления, построенные на базе вычислительных устройств ТК11, ТК1 или ТК02 (базовые модификации станции - ТК111, ТК112, ТК102); 3)    вспомогательное оборудование (силовые измерительные шины, цифровые индикаторы (ТК01) и др.). НАЗНАЧЕНИЕ: ТК11 – устройство комплексной защиты трехфазных ЭД произвольной мощности. ТК1, ТК2 - устройства углубленной комплексной защиты трехфазных ЭД произвольной мощности. ТК01 – амперметр трехфазный (0-360 А, с интерфейсом RS232/485). ТК111 – станция управления и защиты (пуско-защитная автоматика) общепромышленных ЭУ. ТК112 – станция управления и защиты погружных и др. электронасосов. ТК102 – станция управления и защиты погружных и др. бытовых однофазных электронасосов. В зависимости от разнообразия ЭУ и предъявляемых к ним требований,  на основе базовых станций управления и защиты создан  ряд модификаций.  ОСНОВНЫЕ  МОДИФИКАЦИИ: 1) ТК111С, ТК112С –пускозащитная  станция со встроенным счетчиком учета потребляемой электроэнергии; 2) ТК111П, ТК112П – пускозащитная станция с плавным тиристорным пуском ЭУ (станция с «мягким пускателем»);

3) ТК111Т/1 – пускозащитная станция с программируемым таймером; 4) ТК122 – пускозащитная станция, реализующая пуск по схеме “звезда-треугольник”. Станции ТК111 и ТК112 выпускаются восьми типоразмеров в зависимости от мощности ЭД (Т111/0, Т112/0,  … Т111/7, ТК112/7, от 1 до 320 кВт). Выпускаются станции управления спаренными (тип ТК113)  или строенными (тип ТК114) насосными агрегатами, щиты управления и др. специальные средства управления. Примеры конструкций устройств и станций ТК представлены на фотографиях.   ЗАЩИТНЫЕ ФУНКЦИИ СРЕДСТВ  ТК: защита ЭД от разных нарушений электросети питания (обрыв фазы, перекос фазы, завышенное или заниженное напряжение и др.); защита ЭД от токовой перегрузки во всех трех фазах; защита ЭД от перегрева изоляции и/или подшипников; выключение ЭД  при коротких замыканиях; запрет включения ЭД при недостаточном значении сопротивления изоляции ЭД и подведенного к нему кабеля; дифференциальная защита; контроль времени пуска; световая индикация причины выключения ЭД.