Принцип работы гидропривода

Принцип работы гидропривода

Принцип работы гидропривода - фотография 1 - изображение 1

Гидравлический привод (объемный гидропривод) это совокупность объемных гидромашин, гидроаппаратуры и других устройств, предназначенная для передачи механической энергии и преобразования движения посредством жидкости. (Т.М Башта Гидравлика, гидромашины и гидроприводы).

В гидропривод входят один или несколько гидродвигателей, источники энергии жидкости, аппаратура управления соединительные линии.

Работа гидравлического привода основана на принципе гидравлического рычага

Рассмотрим систему.

Распределитель в гидроприводе - изображение 2 - изображение 2

В данной системе усилие создаваемое на поршне 2 можно определить по зависимости:

Устройство и принцип работы гидропривода - фотография 3 - изображение 3

Получается, что усилие зависит от отношения площадей, чем больше будет площадь второго поршня, и чем меньше площадь первого, тем значительнее будет разница между силами F1 и F2. Благодаря принципу гидравлического рычага можно получить большое усилие, приложив малое.

Выигрывая в усилии на гидравлическом рычаге, придется пожертвовать перемещением, переместив малый поршень на величину l1, получим перемещение поршня 2 на величину l2:

Учитывая, что площадь поршня S2 больше площади S1, получим что перемещение l2 меньше чем l1.

Гидравлический привод не был бы так полезен, если бы потерю в перемещении не удалось скомпенсировать, а сделать это удалось благодаря особым гидравлическим устройствам - обратным клапанам.

Обратный клапан - это устройство для запирания потока движущегося в одном направлении, и свободного пропускания обратного потока.

Если в рассмотренном примере, на выход камеры с поршнем 1 установить обратный клапан, так чтобы жидкость могла выйти из камеры, а обратно перетечь не могла. Второй клапан нужно установить на между камерой с поршнем 1 и дополнительным баком с жидкостью, таким образом чтобы, жидкость могла попасть в камеру с поршнем, а из этой камеры обратно в бак перетечь не могла.

Новая система будет выглядеть следующим образом.

Что такое гидравлический насос, какие бывают типы и принцип работы - фотография 4 - изображение 4

Приложив к поршню усилие F1 и переместив его на расстояние l1, получим перемещение поршня с усилием F2 на расстояние l2. Затем отведем поршень 1 в начальное расстояния, из камеры с поршнем 2 жидкость перетечь обратно не сможет - не позволит обратный клапан - поршень 2 останется на месте. В камеру с поршнем один поступит жидкость из бака. Затем, нужно вновь приложить усилие F1 к поршню 1 и переместить его на расстояние l1, в результате поршень 2 вновь переместится на расстояние l2 с усилием F2. А по отношению к начальному положению, за два цикла поршень 2 переместится на расстояние 2*l2. Увеличивая число циклов, можно получить большую величину перемещения поршня 2.

Именно возможность увеличивать перемещение наращивая число циклов, позволила гидравлическому рычагу опередить механический с точки зрения возможного развиваемого усилия.

Приводы, где требуется развивать огромные усилия, как правило, гидравлические.

Узел с камерой и поршнем 1, а также с обратными клапанами в гидравлике называют насосом. Поршень 2 с камерой - гидравлическим двигателем, в данном случае - гидроцилиндром.

Распределитель в гидроприводе

Что делать, если в рассматриваемой системе нужно, вернуть поршень 2 в начальное положение? В текущей комплектации системы - это невозможно. Жидкость из под поршня 2 не может перетечь обратно - не позволит обратный клапан, значит необходимо устройство, позволяющее отправить жидкость в бак. Можно воспользоваться простым краном.

Что это, назначение и принцип работы устройства - фото 5 - изображение 5

Но в гидравлике есть специальное устройство для направления потоков - распределитель, позволяющий направлять потоки жидкости по нужной схеме.

Технические характеристики и параметры выбора - фото 6 - изображение 6

Полученную систему можно считать простейшим гидравлическим приводом.

Ознакомимся с работой полученного гидропривода.

Устройства в гидравлических приводах

Современные гидроприводы представляют собой сложные системы, состоящие из множества элементов. Конструкция которых не отличается простотой. В представленном примере такие устройства отсутствуют, т.к. они предназначены, как правило, для достижения нужных характеристик привода.

Наиболее распространенные гидравлические аппараты

  • Предохранительные клапаны
  • Редукционные клапаны
  • Регуляторы расхода
  • Дроссели

Информацию о гидравлических аппаратах вы можете получить на нашем сайте в разделе - Гидравлика, гидроприводы. Если у вас остались вопросы, задавайте их в комментариях к данной статье.

Устройство и принцип работы гидропривода

Виды - фотография 7 - изображение 7

Гидроприводом называется система, в которой передача энергии от источника (обычно насоса) к гидродвигателю (гидромотору или гидроцилиндру) осуществляется посредством капельной жидкости.

Структурно гидропривод состоит из насоса (-ов), контрольно-регулирующей и распределительной аппаратуры, гидродвигателя (-лей), рабочей жидкости, емкости (бака) для ее содержания и средств (фильтров и охладителей), сохраняющих ее качества, а также соединительной и герметизирующей арматуры.

На рис. 2.1. изображена схема изучаемого объемного гидропривода состоящего из насоса 1, предохранительного клапана 2, распределителей 3 и 4, гидравлических двигателей – гидромотора 5 и гидроцилиндра 6, замедлительного устройства 7 опускания груза 8, бака и установленного в сливную гидролинию фильтра 9 сблокированного клапаном 10.

Шестеренные - изображение 8 - изображение 8

Рис. 2.1 Схема изучаемого гидропривода.

Насос 1 предназначен для преобразования механического энергетического потока, поступающего от первичного энергетического источника 11 (электрического или топливного двигателя) в гидравлический энергетический поток, т.е. в поток рабочей жидкости под давлением, который в зависимости от положений (позиций) затворов распределителей 3, 4 может направляться непосредственно (холостой режим) или через один или оба вместе гидравлические двигатели 5, 6 (рабочий режим) в бак. При этом величина давления на выходе из насоса зависит от совокупности сопротивлений, встречаемых потоком рабочей жидкости на пути от насоса до бака. В тех случаях, когда распределители 3, 4 находятся в позициях «А» (см. рис. 2.1), поток рабочей жидкости от насоса 1 проходит в бак через упомянутые распределители, гидролинии и фильтр 9 (холостой режим). Величина давления на выходе из насоса составляет:

Пластинчатые - изображение 9 - изображение 9

,

где

Полезно видео - фото 10 - изображение 10

– величины давлений необходимых для преодоления потоком рабочей жидкости сопротивлений, соответственно, участков гиролиний, распределителей и фильтра.

В тех случаях, когда по команде извне один или оба распределители 3, 4 переводятся в любое положение «Б» или «В», в работу включается (-ются), соответственно, один или оба гидродвигатели. Направление движения гидродвигателей зависит от положения «Б» и «В» их распределителей. Когда в работу включен только один гидродвигатель, например гидромотор 5, рабочее давление на выходе из насоса составит:

Гидравлическая машина - что это такое, область применения, классификация. - фотография 11 - изображение 11

,

где

Классификация гидравлических машин - изображение 12 - изображение 12

– потери давления на преодоление сопротивления распределителя 3, 4

Принцип работы и устройство гидромашин - изображение 13 - изображение 13

– потери давления на привод гидромотора 5, зависящие от преодолеваемой нагрузки на его валу.

В том случае, когда в работу одновременно включены гидромотор 5 и гидроцилиндр 6, то их совместная работа возможна только при одинаковых потребных давлениях. Если у одного из них потребное давление ниже, чем у другого, то их совместная работа невозможна, так как поток жидкости в основном будет уходить в сторону меньшего сопротивления и нарушать нормальную работу гидропривода в целом.

Если в гидроприводе потребное давление превышает допустимое, срабатывает предохранительный клапан 2 и отводит через себя поток рабочей жидкости от насоса 1 в бак (режим перегрузки), обеспечивающий этим ограничение давления в гидроприводе и защиту его элементов от разрушения.

Для обеспечения плавности опускаемых грузов (рабочих органов) в гидроприводах используются замедлительные устройства (см. рис. 2.1, поз 7), обычно состоящие из обратного клапана и дросселя. При подъеме груза (рабочего органа) рабочая жидкость в цилиндр поступает через обратный клапан и дроссель. При опускании груза жидкость из полости цилиндра уходит в бак только через дроссель, который оказывает ей сопротивление, величина которого зависит от величины ее потока и этим обеспечивает плавность его опускания. При этом противоположная полость гидроцилиндра заполняется жидкостью подаваемой насосом. В случае избыточного количества подаваемой насосом жидкости ее часть будет отводиться на слив через предохранительный клапан 2.

Для визуального контроля давления в гидроприводе предназначен манометр 12. Для обеспечения очистки рабочей жидкости от твердых загрязнителей (абразивов, продуктов изнашивания), в гидроприводах используют различного конструктивного исполнения фильтры.

Что такое гидравлический насос, какие бывают типы и принцип работы

Где используется - фото 14 - изображение 14

Инструменты и технические аппараты, работа которых связана с использованием энергии жидкостей, называют гидравлическими механизмами. В машиностроении их популярность основана на возможности передавать с потоком, через гибкие шланги и тонкие трубопроводы, огромные объемы энергии.

Что это, назначение и принцип работы устройства

Один из классов машин – гидравлический насос – является оборудованием по преобразованию механической энергии (вращения и крутящего момента приводного электрического двигателя; перемещения поршня при нажиме и поднятия рычага в ручной конструкции) в гидравлическую энергию жидкости (образование давления; подача или ход рабочего органа, например, штока гидроцилиндра).

Устройство и принцип работы гидроприводов - фотография 15 - изображение 15

Классификация и деление насосов на виды не влияет на общий принцип действия механизмов – вытеснение рабочей среды.

Работающий аппарат перемещает жидкость из полости всасывания (входной) в полость нагнетания (выходную) через изолированные камеры.

Выходящая из корпуса механизма жидкость имеет повышенное давление, обусловливающее ее перемещение по трубопроводу. Так как полости не соединены напрямую, устройства имеют идеальную адаптацию для работы в системах гидравлики с высоким давлением. Жидкость на выходе передает энергию поршню, перемещая его, или циркулирует в замкнутом контуре.

Гидравлические насосы высокого давления – обязательные элементы гидравлического привода, поэтому востребованы повсеместно. Основные области применения:

  • Машиностроение, нефтепереработка, транспорт, сельское хозяйство, другие производственные и перерабатывающие отрасли.
  • Оснащение мобильных моек, мастерских, предприятий коммунального хозяйства, строительных площадок.
  • Системы чистки автомобилей, пожаротушения, подавления пыли, очистки труб, мытья улиц.
  • Помпа – инженерная, погружная.

Технические характеристики и параметры выбора

Основными техническими характеристиками гидронасоса являются:

  1. Частота вращения, об/мин.
  2. Рабочий объем, вытесняемый за оборот вала, см3/об.
  3. Рабочее давление.

Запомните! Основные единицы для измерения давления имеют следующее соотношение: 1 атм=1,013 бар=0,101 МПа=1,03 кгс/см2.

Выбор насоса для конкретной гидросистемы производится с учетом следующих критериев:

  • Вид элемента, вытесняющего жидкость – поршень, шестерня, пластина.
  • Требуется ручной или гидронасос с электроприводом.
  • Пределы рабочего давления.
  • Со средой какой вязкости сможет работать механизм.
  • Рабочий объем.
  • Частотный интервал работы.
  • Легкость обслуживания.
  • Габариты.
  • Цена.

Виды

Ручные

Конструкция ручных стандартных помп представляет цилиндрическую полость с поршнем, который жестко соединен со штоком. Шток, в свою очередь, через шарнир соединяется с приводным рычагом. В поршне находится промежуточный клапан, он связывает полости – поршневую и штоковую. Поршневую полость от резервуара с маслом отделяет впускной клапан, перед которым стоит фильтр. Штоковая полость отделена от выходного порта изделия выпускным клапаном.

Устройство и принцип действия гидропривода - фото 16 - изображение 16

Рычаг ручного (мускульного) аппарата высокого давления легко перемещается рукой или ногой (через педаль с возвращающей пружиной). При подъеме рычага поршень штоком поднимается, открывается впускной клапан и поршневая полость заполняется жидкостью. В это время закрытый промежуточный затвор не допускает ее переток из штоковой полости в поршневую. Во время движения рычага вниз давление жидкости закрывает впускной и поднимает промежуточный клапан. Жидкость попадает в штоковую полость, открывает выпускной затвор и вливается в гидросистему. С каждым циклом подъема-опускания рычага насос вытесняет в систему порцию воды или масла. Таков принцип работы механизма одностороннего действия.

В ручных механизмах двустороннего действия к верху и низу цилиндрической полости подведены параллельные линии всасывания жидкости из бака и ее нагнетания в трубопровод. При любом ходе поршня – вверх или вниз – один из пары впускных и выпускных клапанов открывается. В результате обеспечивается более производительная работа насоса с непрерывной и равномерной подачей рабочей жидкости.

Простое устройство гидроаппарата, требующего приложения мускульной силы, объясняет его широкое применение в производстве, индивидуальном хозяйстве, автосервисе, строительстве. Модели данного типа становятся составной частью различных механизмов:

  • испытательных стендов;
  • лабораторного оборудования;
  • грузоподъемных кранов и платформ;
  • статических гидроинструментов;
  • водяных бытовых опрыскивателей;
  • домкратов;
  • прессового оборудования.

Главный минус – низкая производительность. К достоинствам можно отнести: надежность; простоту конструкции; низкую стоимость; работу без электропривода, следовательно, независимость от наличия источников электропитания; автономность; малый размер и вес; возможность быстро выполнить необходимый ремонт своими руками.

Изделия под отечественным брендом НРГ особенно популярны в частных гаражах, сфере автосервиса, ремонтных и индивидуальных мастерских.

Радиально-поршневые

Основное применение устройств данного типа – подъемное и прессовое оборудование, протяжные станки.

Типы поршневых гидравлических насосов с радиальным расположением цилиндров:

  • Конструкции с ротором, смещенным относительно оси статора. Радиальные цилиндрические расточки ротора являются цилиндрами. В них располагаются поршни, при вращении ротора прижимаемые к стенкам обоймы неподвижного корпуса. Поршни вращающегося ротора приходят в возвратно-поступательное движение с ходом, равным удвоенному смещению (эксцентриситету). Внутри расположена неподвижная распределительная ось, выполняющая роль золотника. Проточки оси соединены с входной и напорной линией привода. Поворот ротора на 180° приводит поршень в поступательное движение к максимально выдвинутому положению. В это время камера цилиндра увеличивает объем и всасывает масло через проточку распределительной оси. Совершая следующие пол-оборота, поршень возвращается в тело ротора и вытесняет масло уже в напорную полость распределителя. Изменяя величину эксцентриситета, регулируют производительность механизма. Меняя эксцентриситет по знаку, то есть, перемещая ротор к противоположной стенке корпуса, добиваются изменения потока жидкости – реверса.
  • С соосным расположением статора и ротора. Но группа поршней уже имеет радиальное расположение в статоре, а на роторе присутствует эксцентричный кулачок. В каждом поршне конструктивно заложены два клапана – всасывания и нагнетания. Вращение эксцентричного кулачка приводит к последовательной работе клапанов, обеспечивая переток рабочей жидкости. Конструкции этого типа чаще применяются в гидромоторах.

Преимущества конструкции:

  1. Надежность.
  2. В регулируемых вариантах конструкции легко настроить нужную производительность.
  3. Показаны к применению в реверсивных системах с изменяемым направлением потока жидкости.
  4. Пониженная шумность работы.
  5. Небольшой осевой габарит.
  6. Простота механизма.

Недостатки:

  1. Низкочастотность (до 2000 об/мин.) вращения ротора.
  2. Инерционность вращающегося ротора.
  3. Присутствие пульсации. Эффект значительно сглаживается при нечетном количестве поршней.
  4. Большой вес.

В производственной сфере распространены нерегулируемые эксцентриковые агрегаты общемашиностроительного применения – Н400-Н403.

Аксиально-поршневые

Самые распространенные механизмы гидроприводов. Вытеснителем жидкости из цилиндра выступает плунжер или поршень. Все цилиндры находятся в едином блоке и они параллельны с осями блока. Возвратно-поступательный ход поршней обеспечивается наклоном блока цилиндров к диску ведущего вала или конструктивным наклонным исполнением самого диска. Работа группы цилиндров сходна с радиально-поршневым устройством.

Запомните! Утечки цилиндров отводятся по дренажному сливу. Если его заглушить, можно спровоцировать повышение внутреннего давления с последующим повреждением корпуса и разгерметизацией гидронасоса.

Достоинства:

• Большая мощность и скорость вращения при компактности и небольшом весе агрегатов.

• Вариативность конструктивных исполнений.

• Небольшие рабочие органы имеют малый инерционный момент.

Недостатки:

• Цена механизмов высокая.

• Подача и расход жидкости сопровождаются существенной пульсацией.

• Конструктивная сложность. Следовательно, чувствительность к неправильной эксплуатации, продолжительный ремонт.

Отечественная модель НП-90 дешевле зарубежных насосов, востребована благодаря богатой комплектации и качеству сборки.

Шестеренные

Роторные гидромашины этого вида нашли применение в системах смазки, дорожной и сельскохозяйственной спецтехнике, мобильных гидравлических конструкциях. К их плюсам относят:

  • простоту конструктивного исполнения;
  • работу на частотах до 5000 об/мин.;
  • небольшой вес;
  • компактность.

Заметные минусы:

  • рабочее давление до 20 МПа;
  • низкий КПД;
  • небольшой ресурс;
  • проблемы пульсации.

Рабочими вытесняющими элементами конструкции являются две шестерни. Они различаются по виду зацепления:

  • Внешнее. Со стороны входа шестерни вращаются в разные стороны, захватывают жидкость впадинами зубьев и перемещают ее вдоль стенок корпуса к выходу из насоса. Когда зубья входят в зацепление, рабочая жидкость выталкивается из впадин к выходу из корпуса.
  • Внутреннее. Принцип работы не меняется. Жидкость переносится в область нагнетания во впадинах между зубьями шестерни вдоль поверхности вспомогательного серпообразного разделителя. Пульсация давления и уровень шума в таких агрегатах снижаются.

Разновидностью рассматриваемой системы зацепления являются героторные (без разделителя, шестерни постоянно контактируют благодаря особому профилю зубьев) и винтовые конструкции.

НШ-10 – известная и надежная модель шестеренного насоса с высококачественной сборкой.

Пластинчатые

В этих гидромашинах пластины, размещенные на роторе, выполняют основную работу. Специальные пружины усиливают их прижим к неподвижному корпусу. Соседние элементы становятся ограничителями объемной камеры, в ней рабочая среда при вращении ротора попадает из полости подачи к полости нагнетания. Присутствие двух и более областей всасывания и стольких же зон входа в систему свойственно конструкциям двукратного или многократного действия.

Нужно знать: регулируемыми могут быть только механизмы однократного действия.

Достоинства пластинчатых насосов:

  1. Пониженная пульсация.
  2. Снижение рабочего шума.
  3. Пониженные требования к засоренности перемещаемой среды.
  4. Регулируемый рабочий объем.

Минусы:

  1. Подшипники ротора сильно нагружены.
  2. Низкое давление.
  3. Сложность при уплотнении пластин на торцах.
  4. Низкая ремонтопригодность.

Г12 – популярная марка одно- и двухпоточных пластинчатых конструкций.

Полезно видео

Подробно об НШ-10:

Принцип действия разных вариантов:

Гидравлическая машина - что это такое, область применения, классификация.

Объемный гидропривод, принцип действия и основные понятия - фото 17 - изображение 17

Гидравлическая машина – это специальное оборудование, в котором подаваемая из насоса жидкость передаёт свою механическую энергию турбинам (так называемые гидродвигатели). Есть другой вариант – это машина, которая придаёт протекающей через неё жидкости механическую энергию (проще говоря – насос).

Гидравлическая машина, берущая энергию из протекающей воды, состоит из:

  • электро-генератор;
  • турбина;
  • подающий аппарат или специальные каналы.

Насос является одним из самых распространённых агрегатов. Они применяются в сельском хозяйстве, строительстве, химической, металлообрабатывающей, текстильной и пищевой промышленностях.

Гидравлическими машинами называют агрегаты, которые могут перемещать различные виды жидкостей и газов, а также, вырабатывать энергию от текущей жидкости (гидродвигатели). Именно создание и перемещение потока жидкостей и есть главное назначение гидравлических машин.

Классификация гидравлических машин

Гидравлические машины классифицируют по принципу действия и внутреннему строению.

Главное разделение – насосы и гидравлические двигатели.

К насосам относятся такие группы:

  1. Объёмные – это агрегаты, рабочий процесс которых, происходит переменно. В рабочую ёмкость через входную трубу попадает жидкость. После заполнения камеры, входная труба перекрывается задвижкой и в камере нагнетается давление (поршень). Открывается выводящая труба и жидкость покидает ёмкость. Задвижка закрывается, а на входе наоборот открывается. Процесс повторяется
  2. Динамические – в этих агрегатах, рабочая часть насоса, взаимодействует с жидкостью в проточной части. Потоку придаётся дополнительная кинетическая энергия, за счёт лопастей, винтов или вихревого потока.

Гидравлические двигатели разделяются на:

  1. Активные – в этом случае, поток распределяется по нескольким каналам, через которые он с большой скоростью ударяет в определённые лопасти турбины.
  2. Реактивные – это агрегат, в котором колесо вырабатывающее энергию, находится в ёмкости с большим давление под водой.

Однако у гидравлических двигателей, большинство моделей можно использовать как насос. Следовательно, они могут разделяться на объёмные и динамические.

Принцип работы и устройство гидромашин

С развитием технологий, появляется все больше новых машин, используемых в различных отраслях промышленности.

Лопастные насосы

Этот тип гидромашин, получил огромное распространение в обеспечение населения водой. Эти насосы можно разделить на осевые и центробежные.

Если говорить о принципе действия центробежного насоса, то в этом случае жидкость будет двигаться от центра колеса к периферии под воздействием центробежных сил.

Из каких элементов состоит: основное колесо (рабочее) на котором располагаются лопасти, подвод воды и отвод, а также двигатель. Колесо состоит из двух круглых пластин, между которыми располагаются изогнутые лопасти и подвижная ось двигателя. Колесо вращается в противоположную сторону изгиба лопаток. Тем самым, двигатель с помощью него передаёт потоку механическую энергию.

Осевой насос подразумевает движение жидкости только вдоль подвижной оси, на которой могут располагаться несколько рабочих колёс с лопастями. Они расположены так, чтобы вода поднималась вокруг оси до нужно отметки. В некоторых моделях таких насосов, можно регулировать положение лопастей.

Поршневой насос

Принцип работы заключается в вытеснение жидкости находящийся в рабочей камере, с помощью подвижных элементов насоса. Рабочая камера представляет собой емкость, в которой есть вход и выход для жидкости. Подвижные элементы бывают трёх видов: диафрагма, плунжер и поршень.

Устройство поршневого насоса: шатун, кривошип, поршень, цилиндр (корпус в котором двигается вытесняющая поверхность), пружинные клапаны (впускной и выпускной), ёмкость для жидкости.

Именно поршневые модели являются самыми распространёнными из вытеснителей. В них может присутствовать один, два или несколько поршней.

Плунжерные варианты используются реже вследствие своей дороговизны (это связанно с высокой точностью изготовления движущихся элементов). Однако их преимуществом перед поршневыми, является возможность получения высокого давления.

Состоит плунжерный насос из: ведущий вал, кулачок, плунжер, корпус (цилиндр), пружина (плунжер двигается вперёд с помощью кулачка, а обратно под воздействием пружины).

Самый постой в изготовление, вследствие этого дешёвый вариант – Диафрагменный насос. Из-за простой конструкции, этот вариант не подходит для создания большого давления. Прочность диафрагмы не предназначена для высоких нагрузок. Он состоит из: шток, гибкая диафрагма, корпус, два клапана (впускной и выпускной).

Шестерные насосы

Это машины роторного типа. Они получили большую популярность среди нерегулируемых насосов. Такой агрегат состоит из: две одинаковые шестерни (зацепленные друг за друга), камера п-образной формы (в ней и находятся шестерни), разделитель.

Принцип работы: после запуска двигателя, из всасывающего отверстия, вода попадает в зону между зубьями. Дальнейшее вращение шестерней, приводит к передвижению жидкости в нагнетательную плоскость. В месте зацепления шестерен, жидкость вытесняется и под воздействием давления попадает к дальнейшим рабочим частям насоса.

Преимущества таких гидромашин:

  • простая конструкция;
  • низкая стоимость;
  • высокий показатель надёжности;
  • высокая частота вращения.

Недостатки:

  • фиксированный рабочий объём, без возможности регулирования;
  • конструкция не предназначена для работы с высоким давлением;
  • неравномерная подача жидкости, если брать в пример пластинчатые гидромашины.

Пластинчатые гидромашины

Это не то же самое, что и лопастные машины (динамический вид). Рабочими поверхностями здесь являются шиберы (пластины). Они относятся к объёмному виду. Подвижным элементом является ротор. Он совершает вращательные движения. А шиберы двигаются по возвратно-поступательной траектории внутри ротора.

Пластинчатые гидромашины подразделяются на две группы: однократные и двукратные. Первый вариант может быть регулируемым, второй нерегулируемый.

Состоят такие агрегаты из: шиберы с пружинами (от двух и более), рабочие камеры (условно разделяются пластинами), ротор.

Рабочий процесс: после запуска двигателя, ротор начинает движение. Шиберы под воздействием пружин, плотно соприкасаются со стенками статора и разделяют общую рабочую емкость на две герметичные камеры (если пластине две). Под воздействием всасывания, емкости заполняются жидкостью и в ходе вращения, передают её в выходное отверстие.

Преимущества пластинчатых гидромашин:

  • тихий рабочей процесс;
  • возможность регулировки агрегатов однократного действия.

Недостатки:

  • сложная конструкция;
  • создание низкого давления при работе;
  • нарушение качества работы при низких температурах.

Поворотный гидродвигатель

Особенностью таких агрегатов, является ограничение угла рабочего вала. Они широко применяются в создание рулевого управления сельскохозяйственных машин. Угол оборота, напрямую зависит от количества пластин. Если она одна, он будет составлять примерно 270 градусов, если две – 150, три – 70.

Чтобы регулировать работу вала, потребуется специальный гидрораспределитель. Этот вид агрегатов не подходит для работы с большим давлением жидкости.

Гидротурбины

В этих гидромашинах, механическая энергия протекающей жидкости, передаётся лопастям рабочего колеса. Самый масштабный и яркий пример использования гидротурбин, это гидроэлектростанции. Они разделяются на реактивные и активные.

Состоит такой агрегат из: рабочее колесо, подводящий аппарат или сопла (зависит от типа турбины).

По внутреннему строению их можно разделить на ковшовые, диагональные, осевые и радиально-осевые.

Предшественником гидротурбин, можно назвать водяное колесо, которое приводилось в движение с помощью мощного потока воды (их устанавливали на реках или больших ручьях).

Осевые турбины

Самые быстроходные из всех видов турбин. Рабочее колесо по форме напоминает вентилятор с большими лопастями, которые могут быть как фиксированными, так и подвижными. В таких турбинах обязательно устанавливается подающий аппарат. Он отвечает за КПД агрегата, а также в нужным момент полностью перекрывает подступ воды к лопастям. Также обязательным элементом, являются трубы для откачивания воды.

Поворотно-лопастные турбины

Осевой вид турбины, с изменяющими своё положение лопастями. Всего их в такой конструкции может быть 8 штук. Сама конструкция напоминает гребной винт. Изменение положения лопастей, даёт возможность сохранять высокий показатель КПД при уменьшении и незначительном увеличение силы напора. Если лопасти зафиксированы, этот вид будет называться пропеллерным. Он самый дешёвый и самый ограниченный в возможностях (может работать только в одной силе потока).

Самым редким вариантом поворотно-лопастных турбин, являются двухперовые. Их главное отличие от других видов, это разделение лопасти на два пера. Такие модели активно используют за границей.

Радиально-осевые турбины

Это самый старый и самый популярный вид. Его главной особенностью является простота конструкции и невысокая цена. На самых больших гидроэлектростанциях, установлены именно такие гидротурбины. Им принадлежит рекорд по выдаваемой мощности.

В этом виде турбин, жидкость поступает на рабочее колесо с наружной стороны. Проходя по радиусу, минуя множество каналов определённой формы, она достигает центра и заставляет ротор раскручиваться. Для того, чтобы жидкость поступала равномерно и правильно, колесо окружается спиральной камерой, за которой находится направляющий аппарат. Его лопасти располагаются под определёнными углами, для увеличения КПД турбины. Когда вода отдала свою механическую энергию рабочему колесу, она откачивается с помощью специальных труб.

Главным минусом этого вида турбин, являются фиксированные лопасти. Тем самым, радиально-осевая турбина может показать высокой значение КПД, только при определённых напорах. Если использовать Радиально-осевую турбину при напоре в 700 м, её размер должен быть огромен, вследствие чего, она сильно проигрывает ковшовым турбинам. Максимально допустимой силой напора, для достижения высокого показателя КПД, будет отметка в 300м.

Диагональные турбины

Этот вид вобрал в себя лучшие качества двух предыдущих. Диагональные турбины, являются новой разработкой, по сравнению с другими. Главной особенностью этого вида, является гол наклона лопастей (30-60 градусов). И в это же время, лопасти можно регулировать. Вследствие этого, диагональные турбины подходят для обширного диапазона мощностей потока, сохраняя высокий показатель КПД.

Однако такая универсальность и производительность дорого обходится. Это связанно со сложностью конструкции.

Есть диагональные турбины с фиксированными лопастями. Они распространены на небольших ГЭС.

Ковшовые гидротурбины

Этот вид предназначен для работы с большими напорами. Ковшовые турбины относятся к активному типу в отличие от остальных. Рабочее колесо приводится в действие отдельными струями воды, попадающими на ковши колеса. Сами струи формируются с помощью направленных отверстий или сопл. Их может быть до шести штук. Рабочее колесо состоит из диска, с закреплёнными на нём ковшами.

Ковшовые гидротурбины разделяются на вертикальные и горизонтальные. Второй вариант используется на средних гидроэлектростанциях.

Где используется

Если говорить про простые варианты гидромашин (в которых давление передаётся при помощи жидкости), они используются в таких приспособлениях как домкраты, прессы, подъёмники. Следовательно, гидромашины используются в строительстве и машиностроение. Это так называемые гидроприводы, которые используются в различных подвижных частях строительных машин (ковши, буры, манипуляторы).

Если сравнить гидропривод с его механическим аналогом, у первого можно выделить такие преимущества:

  1. Высокая мощность передаваемая на одну единицу веса элемента.
  2. Скорость работы. Запуск, реверс и полная остановка выигрывают в скорости выполнения у механических и электрических приводов.
  3. Надёжное предохранение от перегрузов всей системы.
  4. Возможность установить на гидропривод любое оборудование (ковш, дисковая пила, отбойный молоток и многое другое).

Однако когда речь идёт об использование гидропривода на больших расстояниях, он сильно уступает аналогам в КПД.

Насосы применяются в соответствие с их конструкциями. Центробежные насосы получили своё распространение в работе теплоэлектростанций, системах очистки сточных вод, химической и пищевой промышленности. Также они используются для перемещения сжиженных газов, реагентов и нефтепродуктов.

Возвратно-поступательные насосы, являются самым старейшим видом. Ещё в древности они получили своё распространение в водоснабжение. Сейчас они используются в тех же целях, плюс для перекачки взрывоопасных жидкостей, пищевой промышленности (перемещение молочной продукции внутри заводов), а также в системах подачи топлива для ДВС.

Шестерные насосы могут работать только с невысоким уровнем давления. Их используют в сельскохозяйственной промышленности, коммунальных отраслях, перекачке различных видов топлива (бензин, нефть, дизель, различные добавки и присадки, мазут). В химической промышленности их применяют для перемещения кислот, спиртов, растворителей и щелочей.

В последние годы, гидравлические машины получили широкое распространение в создание тренажёров для занятий спортом.

Гидротурбины используются на ГЭС. Однако только в соответствие с силой напора:

Виды гидротурбин Максимальная сила напора Н, м Максимальная мощность кВт Максимальный диаметр турбины м
Реактивные:
Осевые трубчатые или капсюльные 20 50 8
Вертикальные поворотно-лопастные 80 250 10,5
Пропеллерные  80 150 9
Радиально-осевые 700 800 10
Двухперовые 100 250 8
Диагональные 200 300 8
Обратимые:
Радиально-осевые одноступенчатые 600 450 9,5
Осевые 15 30 8
Диагональные 100 300 7,5
Активные:
Сфиндекс 1500
Ковшовые 2000 350 7,5
Двукратные 100
Наклонно-струйные 400 50 4

Устройство и принцип работы гидроприводов

о гидравлических насосах - фотография 18 - изображение 18

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

Жодинский государственный политехнический колледж

Заочное отделение

Специальность:2-36.01.01 «Технология машиностроения»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

По дисциплине: Гидропривод и гидропневматика

Работу выполнил: Гнедчик С.В.

Студент группы 15-ТМзк

Преподаватель: Потапенко Р.А.

Жодино 2013

Содержание

Введение

1. Назначение, классификация, устройство и принцип работы направляющей аппаратуры; логических клапанов, выдержки времени

1.1 Классификация и принцип работы гидроприводов

1.2 Клапан двух давлений: логическая "И"- функция

1.3 Клапаны выдержки времени (таймеры)

2. Классификация, назначения, основные элементы уплотнительных устройств гидроприводов. Уплотнитель, как основной элемент уплотнительного устройства

3. Закон Архимеда

4. Задача

Заключение

Список использованных источников

Введение

Гидравлические приводы (гидроприводы) в силу хорошей управляемости и простоты регулирования, а также высокой плотности энергии (примерно в 20 раз выше, чем в электромеханизмах) получили широкое распространение в машиностроении.

Гидропривод - совокупность устройств для передачи движения механизмам станка или иной технологической машины посредством рабочей среды, которой является жидкость, находящаяся в приводе под давлением. Существует более узкое понятие объёмный гидропривод - это совокупность объёмных гидромашин, гидроаппаратуры, вспомогательных устройств, предназначенная для передачи энергии и преобразования движения посредством жидкости. В дальнейшем под словом "Гидропривод" будет подразумеваться объёмный гидропривод.

Жидкостью называют вещество, находящееся в таком агрегатном состоянии, которое сочетает в себе черты твёрдого состояния (весьма малая сжимаемость) и газообразного (текучесть).

Раздел механики, называемый механикой жидкости или гидромеханикой, представляющий по сути самостоятельную науку, занимается исследованием вопросов, связанных с покоем или равновесием жидкости (раздел науки - гидростатика) и с её движением (гидродинамика).

Если в науке помимо жидкостей изучают движение газов и обтекание ими тел, то её называют аэрогидродинамикой.

Главное внимание в гидромеханике сосредотачивается на решении двух, связанных между собой задач: определении распределения скоростей и давлений внутри жидкости и определении силового взаимодействия между жидкостью и окружающими ее твердыми телами.

В теории этой науки изначально рассматривалась невязкая (или "идеальная") жидкость, т.е. такая, внутри которой при её перемещении не возникает внутреннее трение. Реально таких жидкостей не существует.

Закономерности теории можно с достаточной степенью точности отнести лишь к той части потока вязкой (реальной) жидкости, которая не прилегает к стенкам и обтекаемым поверхностям.

В пограничном (пристенном) слое жидкости имеет место внутреннее трение, т.к. скорость жидкости в нем увеличивается от нуля (на стенке) до некоторого значения, не зависящего от наличия в потоке обтекаемой поверхности.

Теория пограничного слоя была разработана в начале 20 века (автор - Людвиг Прандтль).

Применением законов равновесия и движения жидкостей к решению практических задач занимается техническая гидромеханика или гидравлика.

В гидравлике рассматриваются в основном осредненные характеристики потока (средние скорости, среднее давление), что позволяет создавать упрощенные модели потоков и упрощать математический аппарат.

Началом гидрофикации металлорежущих станков в СССР можно считать 1925 г., когда впервые появились гидрофицированные шлифовальные станки. В 1934-5 гг. в ЭНИМСе были спроектированы агрегатные сверлильные гидрофицированные станки для работы с малыми рабочими скоростями и большими усилиями. В дальнейшем этим же НИИ была проделана большая работа по нормализации гидравлической аппаратуры, а также разработаны гидравлические схемы для станков различных типов. После второй мировой войны производство гидрофицированных станков стало интенсивно развиваться. Было создано несколько специализированных заводов для производства гидронасосов, гидродвигателей, гидроаппаратуры. Налаживался выпуск гидрофицированных станков шлифовальных, протяжных, строгальных, долбёжных, токарных, агрегатных, сверлильных, фрезерных, копировальных и других, в т.ч. автоматов и полуавтоматов.

Примерно 25% гидрооборудования устанавливается в сборочных агрегатах, манипуляторах и промышленных роботах, в транспортирующих и управляющих системах станков. Однако в области регулируемых приводов подач станков с ЧПУ гидроприводы оказались вытесненными электроприводами, и в частности, тиристорными приводами постоянного тока, несмотря на то, что энергетические и динамические характеристики последних хуже, чем современных электрогидравлических приводов.

Из-за имеющихся недостатков гидроприводов (утечек, шума, возможности засорения) многие потребители предпочитают использовать электричество в качестве единственного вида энергии для управления и привода.

Фирмы, выпускающие гидрооборудование, постоянно проводят широкие теоретические исследования и осуществляют конструкторские разработки с целью повышения эффективности работы гидроприводов.

1. Назначение, классификация, устройство и принцип работы направляющей аппаратуры; логических клапанов, выдержки времени

1.1 Классификация и принцип работы гидроприводов

В зависимости от конструкции и типа входящих в состав гидропередачи элементов объемные гидроприводы можно классифицировать по нескольким признакам.

1. По характеру движения выходного звена гидродвигателя:

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

- гидропривод поступательного движения, у которого в качестве гидродвигателя применяется гидроцилиндр - двигатель с возвратно-поступательным движением ведомого звена (штока поршня, плунжера или корпуса);

гидропривод поворотного движения, когда в качестве гидродвигателя применен поворотный гидроцилиндр, у которого ведомое звено (вал или корпус) совершает возвратно-поворотное движение на угол, меньший 360 .

2. По возможности регулирования:

- регулируемый гидропривод, в котором в процессе его эксплуатации скорость выходного звена гидродвигателя можно изменять по требуемому закону. В свою очередь регулирование может быть дроссельным, объемным, объемно-дроссельным или изменением скорости двигателя, приводящего в работу насос. Регулирование может быть ручным или автоматическим. В зависимости от задач регулирования гидропривод может быть стабилизированным, программным или следящим. Регулированию гидропривода будет посвящена отдельная лекция;

- нерегулируемый гидропривод, у которого нельзя изменять скорость движения выходного звена гидропередачи в процессе эксплуатации.

3. По схеме циркуляции рабочей жидкости:

- гидропривод с замкнутой схемой циркуляции, в котором рабочая жидкость от гидродвигателя возвращается во всасывающую гидролинию насоса. Гидропривод с замкнутой циркуляцией рабочей жидкости компактен, имеет небольшую массу и допускает большую частоту вращения ротора насоса без опасности возникновения кавитации, поскольку в такой системе во всасывающей линии давление всегда превышает атмосферное. К недостаткам следует отнести плохие условия для охлаждения рабочей жидкости, а также необходимость спускать из гидросистемы рабочую жидкость при замене или ремонте гидроаппаратуры;

- гидропривод с разомкнутой системой циркуляции, в котором рабочая жидкость постоянно сообщается с гидробаком или атмосферой. Достоинства такой схемы - хорошие условия для охлаждения и очистки рабочей жидкости. Однако такие гидроприводы громоздки и имеют большую массу, а частота вращения ротора насоса ограничивается допускаемыми (из условий бескавитационной работы насоса) скоростями движения рабочей жидкости во всасывающем трубопроводе.

4. По источнику подачи рабочей жидкости:

- насосные гидроприводы, в которых рабочая жидкость подается в гидродвигатели насосами, входящих в состав этих гидроприводов;

- аккумуляторные гидроприводы, в которых рабочая жидкость подается в гидродвигатели из гидроаккумуляторов, предварительно заряженных от внешних источников, не входящих в состав данных гидроприводов;

- магистральные гидроприводы, в которых рабочая жидкость подается к гидродвигателям от специальной магистрали, не входящей в состав этих приводов.

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.

Насосом рабочая жидкость подается в напорную гидролинию и далее через распределитель к гидродвигателю. 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, или во всасывающую гидролинию насоса (в гидроприводах с замкнутой схемой циркуляции рабочей жидкости. В резервуаре жидкость охлаждается и снова поступает в гидросистему. Надежная работа гидропривода возможна только при соответствующей очистке рабочей жидкости фильтрами.

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 или переливным 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.

Элементы, обладающие свойствами обратного клапана, могут выполнять логические операции над двумя входными сигналами, формируя выходной сигнал управления. В качестве элементов, осуществляющих логические операции, рассмотрим два типа клапанов, имеющих один выходной и два входных канала. Клапан двух давлений, реализующий логическую функцию "И", вырабатывает на выходе сигнал только при наличии обоих входных сигналов, а перекидной клапан, реализующий логическую функцию "ИЛИ", для получения выходного сигнала требует присутствия на входе хотя бы одного из двух сигналов. По функциональному назначению эти клапаны относятся к логико-вычислительным элементам системы управления.

1.2 Клапан двух давлений: логическая "И"- функция

Клапан двух давлений: логическая "И"- функция (рис. 1) имеет два входных и один выходной каналы. Сжатый воздух проходит через клапан только в случае подачи сигнала на оба его входа. При подаче одного входного сигнала проход воздуха через клапан блокируется. Если сигналы появляются на обоих входах X и Y клапана, то последний из поданных сигналов проходит на выход. Если давление входных сигналов различно, то большее по значению давление прижимает подвижный элемент к упору, а на выход проходит сигнал с меньшим давлением. Клапан двух давлений используется главным образом для блокировки сигналов, реализации условий безопасности, контрольных функций и логических операций.

Рисунок 1.1 - Клапан двух давлений: логическая "И"-функция

Рисунок 1.2 - Принципиальная схема: клапан двух давлений

Принципиальная схема пневматической цепи с клапаном "И" эквивалентна схеме с последовательным подключением двух информационных устройств (распределителей с управлением от кнопок), то есть - одно за другим (рис. 1.3). Пневматический сигнал проходит к управляющему распределителю только при одновременном включении обоих информационных элементов 1.2 и 1.4.

Рисунок 1.3 - Принципиальная схема: альтернативная реализация "И"-функции

Недостатком этого варианта схемы является то, что на практике часто между двумя клапанами имеется длинный участок трубопровода, оказывающий сопротивление течению воздуха. Кроме того, сигнал клапана 1.4 не может быть использован в других логических операциях, так как он появляется только при включенном клапане 1.2.

Перекидной клапан: логическая "ИЛИ"-функция

Этот элемент имеет также два входа, X и Y, и один выход А. Если сжатый воздух подается на вход X, то подвижный элемент клапана прикрывает вход Y, позволяя воздуху проходить на выход А. Если воздух следует на выход А от входа Y, то запирается вход X. При обратном течении сжатого воздуха, то есть когда воздух из полости цилиндра или от распределителя выпускается в атмосферу, подвижный элемент остается в положении последнего переключения и удерживается в нем давлением протекающего через клапан воздуха. Этот клапан также называют клапаном "ИЛИ". Если необходимо управлять цилиндром или управляющим распределителем по двум или более каналам управления, то следует установить один или несколько перекидных клапанов. В представленном примере перемещением цилиндра можно управлять с помощью любой из двух пневмокнопок, расположенных либо рядом с ним, либо на большом расстоянии от него. Если не устанавливать в схему перекидной клапан, то, например, при нажатии на кнопку 1.2 сжатый воздух главным образом будет поступать не в канал 14(Z) распределителя 1.1, а в канал сброса 3(R) клапана 1.4.

Рисунок 1.4 - Перекидной клапан: "ИЛИ"- функция

Рисунок 1.5 - Принципиальная схема: управление цилиндром от двух входных элементов

Для реализации "ИЛИ"- функции на три или большее число входов клапаны "ИЛИ" могут подключаться последовательно, как показано на рис.1.6. Тогда при нажатии на любую из трех пневмокнопок шток цилиндра 1.0 выдвигается.

Рисунок 1.6 - Принципиальная схема: управление цилиндром от трех входных элементов

1.3 Клапаны выдержки времени (таймеры)

Клапаны выдержки времени делятся на:

* клапаны выдержки времени: задержка пневматических сигналов,

* пневмоблоки управления: генерация сигналов для реализации

реверсивных и циклических движений цилиндров двустороннего действия,

* 5/4-распределители: устройство управления цилиндром двустороннего действия,

* 8-линейные распределители с пневмоуправлением: управление тактовым устройством,

* тактовые генераторы: мультивибраторы для управления быстрым движением цилиндров,

* вакуумные головки с выбрасывателем: для захвата и отпускания деталей,

* тактовые цепочки: для реализации задач управления,

* командные модули с памятью: для пуска при определенных входных условиях.

Клапан выдержки времени состоит из 3/2-распределителя, дросселя с обратным клапаном и небольшой пневмоемкости. 3/2-распределитель может быть нормально открытым или нормально закрытым. Обычно выпускаются клапаны выдержки времени в обоих вариантах исполнения с диапазоном выдержки времени 0...30 секунд.

Рисунок 1.7 - Клапан выдержки времени, нормально закрытый

Этот диапазон может быть значительно расширен при подключении дополнительных пневмоемкостей. Точность выдержки времени зависит от степени чистоты воздуха и постоянства давления.

Принцип действия клапана выдержки времени рассматривается на примере клапана с нормально закрытым 3/2-распределителем. Сжатый воздух подводится к клапану по каналу 1(Р). Пневматический сигнал управления подается на вход 12(Z) и через регулируемый дроссель начинает заполнять емкость. Настройка дросселя влияет на величину расхода воздуха, а значит, и на время, за которое в емкости повысится давление. После достижения в емкости заданного значения давления запорный орган 3/2-распределителя перемещается вниз. При этом блокируется проход от выхода 2(A) к выхлопному отверстию 3(R), a затем открывается проход от канала питания 1(Р) к выходу 2(A). Время, необходимое для наполнения пневмоемкости сжатым воздухом до заданного значения давления, и является временем настройки данного устройства.

Чтобы переключить клапан выдержки времени в исходное положение, необходимо снять сигнал со входа 12(Z). Воздух из емкости через обратный клапан быстро вытечет в атмосферу, и 3/2-распределитель под действием пружины вернется в исходное положение, блокируя канал питания 1 (Р) и соединяя выход 2(A) с выхлопом 3(R).

Рисунок 1.8 - Клапан выдержки времени, нормально открытый

В нормально открытом клапане выдержки времени в исходном положении выход 2(A) 3/2-распределителя соединен с питанием 1(Р). При подаче сигнала на вход 10(Z) выход 2(A) через заданное время соединяется с атмосферой, а канал питания 1(Р) запирается. В результате выходной сигнал будет отключен через установленное время.

Время выдержки соответствует моменту достижения определенного уровня давления в пневмоемкости.

В изучаемой принципиальной схеме используются нормально открытый 1.4 и нормально закрытый 1.5 клапаны выдержки времени. При нажатии на кнопку 1.2 сигнал проходит через клапан 1.4 и, переключая распределитель 1.1, заставляет шток цилиндра выдвигаться. Клапан имеет настройку времени 0,5 секунды. Этого достаточно, чтобы стартовый сигнал поступил на вход 14(Z) распределителя 1.1. Но спустя 0,5 секунды клапан выдержки времени 1.4, на вход 10(Z) которого также поступает стартовый сигнал от кнопки 1.2, выключается и снимает сигнал со входа 14(Z) распределителя 1.1. Однако распределитель 1.1 остается в положении, соответствующем выдвижению штока цилиндра 1.0. В крайнем выдвинутом положении шток цилиндра 1.0 нажимает на концевой выключатель 1.3, который посылает сигнал на вход 12(Z) нормально закрытого клапана выдержки времени 1.5. Через установленное время, определяемое настройкой дросселя в клапане 1.5, на выходе 2(A) клапана 1.5 появляется сигнал. Этот сигнал поступает на вход 12(Y) распределителя 1.1, который переключается в исходное положение, поскольку на его противоположном входе 14(Z) сигнала уже нет. Шток цилиндра втягивается. Новый цикл можно будет начинать, если кнопка 1.2 отпущена. После отпускания кнопки сигнал на входе 10(Z) клапана выдержки времени 1.4 пропадает и клапан 1.4 возвращается в исходную позицию, подготовив линию для подачи нового сигнала на вход 14(Z) распределителя 1.1.

клапан насос блок гидропривод

Рисунок 1.9 - Принципиальная схема: клапан выдержки времени

На рис. 1.10 представлены графики переключения клапанов выдержки времени.

Рисунок 1.10 - Графики переключения клапанов выдержки времени

2 Классификация, назначения, основные элементы уплотнительных устройств гидроприводов. Уплотнитель, как основной элемент уплотнительного устройства

В местах соединения корпусных деталей, а также в местах входа и выхода валов в корпус механизма устанавливаются уплотняющие устройства (уплотнения), предназначенные для защиты внутреннего пространства механизма от попадания вредных ингредиентов внешней среды (воды, пыли, абразивных частиц) и для предохранения от вытекания из внутреннего пространства смазочных материалов.

Классификация уплотнений:

1. по характеру относительной подвижности деталей, между которыми устанавливается уплотнение - подвижное и неподвижное;

2. по характеру взаимодействия с движущейся деталью - контактные и бесконтактные;

3. по способу создания уплотняющего давления между уплотнительным элементом и подвижной деталью - пассивные или натяжные, в которых необходимое давление между уплотняемыми поверхностями создается за счёт деформации уплотняющего элемента и не зависит от давления среды в полости корпуса механизма, и активные, в которых давление между уплотняемыми поверхностями растет пропорционально увеличению давления во внутренней полости механизма;

4. в зависимости от материала, из которого изготовлен уплотняющий элемент - металлические и неметаллические;

5. по форме подвижной уплотняемой поверхности - торцевые, цилиндрические, конические, сферические.

В зависимости от требований, предъявляемых к гидравлическим агрегатам, уплотнительные устройства должны обеспечивать полную герметизацию рабочей жидкости или существенно уменьшать утечку ее. Утечка не допускается для большинства уплотнений, запирающих жидкость от вытекания наружу, а также для уплотнений гидропневматических устройств, гидравлических грузоподъемных устройств и др.. Незначительная утечка жидкости допускается для многих уплотнений, разделяющих отдельные полости с разным давлением от перетекания жидкости внутри агрегатов, например, внутренние уплотнения тормозов, буферов, рабочих цилиндров, гидронасосов, гидродвигателей, компрессоров и др.

Уплотнительное устройств -- устройство или способ предотвращения, или уменьшения утечки жидкости, газа путём создания преграды в местах соединения между деталями машин (механизма) состоящее из одной детали и более. Существуют две большие группы: неподвижные уплотнительные устройства (торцевые, радиальные, конусные) и подвижные уплотнительные устройства (торцевые, радиальные, конусные, комбинированные).

1. Неподвижные уплотнительные устройства:

- герметик (вещество с высокой адгезией к соединяемым деталям и нерастворимое в запорной среде);

- прокладки из различных материалов и различной конфигурации;

- кольца круглого сечения из эластичного материала[1];

- уплотнительные шайбы;

- пробки;

- применение конусной резьбы;

- контактное уплотнение.

2. Подвижные уплотнительные устройства (позволяют совершать различные движения, такие как: осевое перемещение, вращение (в одном или двух направлениях) или сложное движение):

- канавочные уплотнения;

- лабиринты;

- кольца круглого сечения из эластичного материала;

- войлочные кольца;

- маслоотражательные устройства;

- манжеты различной конфигурации;

- лепестковое уплотнение;

- шевронные многорядные уплотнения;

- сальниковые устройства;

- сильфонные уплотнения;

- торцевые механические уплотнения;

- торцевые газовые уплотнения.

На рисунке 2.1 представлены виды уплотнения валов.

Рисунок 2.1 - Уплотнения валов: а - сальник; б - металлические кольца; в - манжетное; г - торцовое; д - лабиринтное; е - двойное лабиринтное ж - комбинированное (сальник + щелевое)

На рисунке 2.2 представлена конструкция резиновой армированной манжеты.

Рисунок 2.2 - Конструкция резиновой армированной манжеты: 1 - браслетная пружина; 2 - тело манжеты; 3 - металлическая армирующая вставка

3. Закон Архимеда

Закон Архимеда - закон статики жидкостей и газов, согласно которому на погруженное в жидкость (или газ) тело действует выталкивающая сила, равная весу жидкости в объеме тела.

Тот факт, что на погруженное в воду тело действует некая сила, всем хорошо известен: тяжелые тела как бы становятся более легкими - например, наше собственное тело при погружении в ванну. Купаясь в речке или в море, можно легко поднимать и передвигать по дну очень тяжелые камни - такие, которые не удается можем поднять на суше; то же явление наблюдается, когда по каким-либо причинам, выброшенным на берегу оказывается кит - вне водной среды животное не может передвигаться - его вес превосходит возможности его мышечной системы. В то же время легкие тела сопротивляются погружению в воду: чтобы утопить мяч размером с небольшой арбуз требуется и сила, и ловкость; погрузить мяч диаметром полметра скорее всего не удастся.

Интуитивно ясно, что ответ на вопрос - почему тело плавает (а другое - тонет), тесно связан с действием жидкости на погруженное в нее тело; нельзя удовлетвориться ответом, что легкие тела плавают, а тяжелые - тонут: стальная пластинка, конечно, утонет в воде, но если из нее сделать коробочку, то она может плавать; при этом ее вес не изменился. Чтобы понять природу силы, действующей на погруженное тело со стороны жидкости, достаточно рассмотреть простой пример (рис. 3.1).

Рисунок 3.1 - Силы, действующей на погруженное тело со стороны жидкости

Кубик с ребром a погружен в воду, причем и вода, и кубик неподвижны. Известно, что давление в тяжелой жидкости увеличивается пропорционально глубине - очевидно, что более высокий столбик жидкости более сильно давит на основание. Гораздо менее очевидно (или совсем не очевидно), что это давление действует не только вниз, но и в стороны, и вверх с той же интенсивностью - это закон Паскаля.

Если рассмотреть силы, действующие на кубик (рис. 3.1), то в силу очевидной симметрии силы, действующие на противоположные боковые грани, равны и противоположно направлены - они стараются сжать кубик, но не могут влиять на его равновесие или движение. Остаются силы, действующие на верхнюю и на нижнюю грани. Пусть h- глубина погружения верхней грани, r- плотность жидкости, g- ускорение силы тяжести; тогда давление на верхнюю грань равно: r·g·h = p1. , а на нижнюю r·g(h+a) = p2

Сила давления равна давлению, умноженному на площадь, т.е.

F1 = p1·a\up122,

F2 = p2·a\up122,

гдеa- ребро кубика, причем сила F1 направлена вниз, а силаF2- вверх. Таким образом, действие жидкости на кубик сводится к двум силам - F1 и F2 и определяется их разностью, которая и является выталкивающей силой:

F2-F1 = r·g (h+a)a\up122 -rgha·a2 = pga2

Сила - выталкивающая, так как нижняя грань, естественно, расположена ниже верхней и сила, действующая вверх, больше, чем сила, действующая вниз. Величина F2-F1= pga3 равна объему тела (кубика) a3, умноженному на вес одного кубического сантиметра жидкости (если принять за единицу длины 1 см). Другими словами, выталкивающая сила, которую часто называют архимедовой силой, равна весу жидкости в объеме тела и направлена вверх. Этот закон установил античный греческий ученый Архимед, один из величайших ученых Земли.

Если тело произвольной формы (рис. 3.2) занимает внутри жидкости объем V, то действие жидкости на тело полностью определяется давлением, распределенным по поверхности тела, причем заметим, что это давление совершенно не зависит от материала тела - («жидкости все равно на что давить»).

Рисунок 3.2 - Тело произвольной формы занимает внутри жидкости объем V

Для определения результирующей силы давления на поверхность тела нужно мысленно удалить из объема V данное тело и заполнить (мысленно) этот объем той же жидкостью. С одной стороны, есть сосуд с жидкостью, находящейся в покое, с другой стороны внутри объема V- тело, состоящее из данной жидкости, причем это тело находится в равновесии под действием собственного веса (жидкость тяжелая) и давления жидкости на поверхность объема V. Так как вес жидкости в объеме тела равен pgV и уравновешивается равнодействующей сил давления, то величина ее равна весу жидкости в объеме V, т.е. pgV.

Сделав мысленно обратную замену - поместив в объеме V данное тело и отметив, что эта замена никак не скажется на распределении сил давления на поверхность объема V, можно сделать вывод: на погруженное в покоящуюся тяжелую жидкость тело действуют направленная вверх сила (архимедова сила), равная весу жидкости в объеме данного тела.

Аналогично можно показать, что если тело частично погружено в жидкость, то архимедова сила равна весу жидкости в объеме погруженной части тела. Если в этом случае архимедова сила равна весу, то тело плавает на поверхности жидкости. Очевидно, что если при полном погружении архимедова сила окажется меньше веса тела, то оно утонет. Архимед ввел понятие «удельного веса» g, т.е. веса единицы объема вещества: g = pg; если принять, что для воды g = 1, то сплошное тело из вещества, у которого g> 1 утонет, а при g< 1будет плавать на поверхности; при g= 1тело может плавать (зависать) внутри жидкости. В заключение заметим, что закон Архимеда описывает поведение аэростатов в воздухе (в покое при малых скоростях движения).

4. Задача

Определить основные размеры аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком и двойным несиловым карданным валом, имеющим следующие параметры: подача Q = 4 дмі / с; номинальное давление ? ном = 16 Мпа; номинальная частота вращения n = 980 об / мин; зv= 0.98; з = 0,94.

Теоретическая подача насоса

Qт =Q / зv = 4 / 0.98 = 4.04 дмі / с = 4040 смі / с

Рабочий объём насоса:

Принимаем число поршней z = 9 и угол наклона блока цилиндров в = 30 °, определяем диаметр поршня:

dп ==2,7 см = 27 мм

Диаметр окружности расположения осей цилиндров в блоке:

D =0.4dпz = 0.4·27·9 = 97.3 мм

Принимаем D = 98 мм

Наружный диаметр блока:

Dнар = D + 1.6dп = 98 + 1,6·27 = 142 мм.

Полезная мощность насоса:

Nп =Qpном = 4·16 = 64 к Вт.

Мощность, потребляемая насосом:

N = =

Ответ: были рассчитаны основные размеры аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком и двойным несиловым карданным валом,

Заключение

В первом вопросе данной контрольной работы были рассмотрены назначение, классификация, устройство и принцип работы направляющей аппаратуры; логических клапанов, выдержки времени.

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.

Насосом рабочая жидкость подается в напорную гидролинию и далее через распределитель к гидродвигателю. 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, или во всасывающую гидролинию насоса (в гидроприводах с замкнутой схемой циркуляции рабочей жидкости. В резервуаре жидкость охлаждается и снова поступает в гидросистему. Надежная работа гидропривода возможна только при соответствующей очистке рабочей жидкости фильтрами.

Во втором вопросе рассмотрели классификацию, назначение, основные элементы уплотнительных устройств гидроприводов, а также уплотнитель, как основной элемент уплотнительного устройства.

В местах соединения корпусных деталей, а также в местах входа и выхода валов в корпус механизма устанавливаются уплотняющие устройства (уплотнения), предназначенные для защиты внутреннего пространства механизма от попадания вредных ингредиентов внешней среды (воды, пыли, абразивных частиц) и для предохранения от вытекания из внутреннего пространства смазочных материалов.

Классификация уплотнений:

1. по характеру относительной подвижности деталей, между которыми устанавливается уплотнение - подвижное и неподвижное;

2. по характеру взаимодействия с движущейся деталью - контактные и бесконтактные;

3. по способу создания уплотняющего давления между уплотнительным элементом и подвижной деталью - пассивные или натяжные, в которых необходимое давление между уплотняемыми поверхностями создается за счёт деформации уплотняющего элемента и не зависит от давления среды в полости корпуса механизма, и активные, в которых давление между уплотняемыми поверхностями растет пропорционально увеличению давления во внутренней полости механизма;

4. в зависимости от материала, из которого изготовлен уплотняющий элемент - металлические и неметаллические;

5. по форме подвижной уплотняемой поверхности - торцевые, цилиндрические, конические, сферические.

В зависимости от требований, предъявляемых к гидравлическим агрегатам, уплотнительные устройства должны обеспечивать полную герметизацию рабочей жидкости или существенно уменьшать утечку ее. Утечка не допускается для большинства уплотнений, запирающих жидкость от вытекания наружу, а также для уплотнений гидропневматических устройств, гидравлических грузоподъемных устройств и др.. Незначительная утечка жидкости допускается для многих уплотнений, разделяющих отдельные полости с разным давлением от перетекания жидкости внутри агрегатов, например, внутренние уплотнения тормозов, буферов, рабочих цилиндров, гидронасосов, гидродвигателей, компрессоров и др.

В третьем вопросе рассмотрели закон Архимеда. Закон Архимеда - закон статики жидкостей и газов, согласно которому на погруженное в жидкость (или газ) тело действует выталкивающая сила, равная весу жидкости в объеме тела.

В практической части контрольной работы определили основные размеры аксиально-поршневого насоса с наклонным блоком и двойным несиловым карданным валом, имеющим следующие параметры:

подача Q = 4 дмі/с;

номинальное давление ? ном = 16 Мпа;

номинальная частота вращения n = 980 об / мин;

зv = 0.98; з = 0,94.

Диаметр окружности расположения осей цилиндров в блоке D = 98 мм, наружный диаметр блока: Dнар = 142 мм.

Список используемых источников:

1. Башта Т.М. Гидравлические следящие приводы. М.: Машгиз, 1960., 282 стр.

2. Трубопроводная арматура с автоматическим управлением: Справочник/Д.Ф. Гуревич, О.Н. Заринский, С.И. Косых и др.; Под общ. ред. С.И. Косых. -- Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1982. -- 320 с, ил.

3. Maшинocтpoитeльнaя гидравлика. Примеры расчетов / В.В. Вакина, И.Д. Денисенко, А.Л. Столяров -- K.: Вища шк. Головное изд-во, 1986.- 208 с.

4. Элементы гидропривода. (Справочник). Изд. 2-е, перераб. и доп. Абрамов Е. И., Колесниченко К.А., Маслов В.Т. Киев, «Техника», 1977. 320 с.

5. А.Е. Леонов. Насосы гидравлических систем станков и машин. М.-К.: Машгиз, 1960., 226 стр.

Устройство и принцип действия гидропривода

Гидравлическая система: расчет, схема, устройство. Типы гидравлических систем. Ремонт. Гидравлические и пневматические системы - изображение 19 - изображение 19

Бийский технологический институт (филиал)

Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования

"Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова"

Кафедра ПАХТ

РАСЧЕТНАЯ РАБОТА ПО ГИДРАВЛИКЕ

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОБЪЕМНОГО ГИДРОПРИВОДА

РЗ 170104.03.02

Выполнил: студ. гр. ВУАС-01 Тарановский С. Г.

Проверил: доцент каф. ПАХТ Корабельников Д.В.

Бийск 2013

СОДЕРЖАНИЕ:

ВВЕДЕНИЕ.. 3

1 ОБЪЁМНЫЙ ГИДРОПРИВОД.. 4

1.1 Устройство и принцип действия гидропривода. 4

1.1.1 Принципиальные схемы гидроприводов. 4

1.2 Рабочие жидкости. 6

1.3 Объёмные насосы.. 6

1.3.1 Величины, характеризующие рабочий процесс объемных насосов. 7

1.3.2 Поршневые насосы.. 8

1.3.3 Насосы пластинчатые нерегулируемые. 9

1.3.4 Шестеренные гидромашины.. 11

1.4 Гидродвигатели. 11

1.4.1 Гидроцилиндры.. 11

1.4.2 Поворотные гидродвигатели. 12

1.4.3 Гидромоторы.. 13

1.4.4 Гидромоторы аксиально-поршневые типа Г15-2...Н (ГОСТ 21229—75) 14

1.5 Гидроаппаратура. 14

1.5.1 Гидрораспределители. 15

1.5.2 Гидроклапаны.. 16

1.5.3 Гидравлические дроссели. 16

2 ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ГИДРОСИСТЕМ... 17

2.1 Общие принципы построения схемы гидропривода. 17

2.2. Предварительный расчёт гидропривода. 20

2.3 Уточненный расчёт. 22

ЛИТЕРАТУРА: 25

ВВЕДЕНИЕ

 
 

Сфера использования - фотография 20 - изображение 20

В последнее время в связи с интенсивным развитием промышленного производства и широким внедрением в него средств автоматического управления чрезвычайно важно встаёт вопрос, связанный с конструированием гидропривода и его применением в машиностроении и других отраслях промышленности.

Использование гидропривода в станкостроении позволяет упростить кинематику станков, повысить точность, надёжность и уровень автоматизации.

Широкое применение гидроприводов в машиностроении определяется рядом их существенных преимуществ перед другими типами приводов и, прежде всего, получением больших усилий и мощностей при ограниченных размерах гидродвигателей. Гидроприводы обеспечивают широкий диапазон бесступенчатого регулирования скоростей (при условии хорошей плавности движения), возможность работы в динамических режимах с требуемым качеством переходных процессов, защиту системы от перегрузки и точный контроль действующих усилий. С помощью гидроцилиндров удаётся получить прямолинейное движение без кинематических преобразований, а также обеспечить определённое соотношение скоростей прямого и обратного ходов.

В современных станках и гибких производственных системах с высокой степенью автоматизации цикла требуется реализация различных движений. Компактные гидродвигатели легко встроить в станочные механизмы и соединить трубопроводами с насосной установкой, содержащей один или два насоса. Такая система открывает широкие возможности для автоматизации цикла, контроля и оптимизации рабочих процессов, применения копировальных, адаптивных или программных систем управления, легко поддается модернизации, состоит, главным образом, из унифицированных изделий, серийно выпускаемых специальными заводами. К основным преимуществам гидропривода следует также относить повышенную жесткость и долговечность.

Наиболее эффективно применение гидропривода в станках с возвратно-поступательным движением рабочего органа, в высокоавтоматизированных и многоцелевых станках, агрегатных станках и автоматических линиях, гибких производственных системах. Гидроприводами оснащается более трети выпускаемых в мире промышленных роботов.

Гидроприводы обладают серьёзными недостатками, ограничивающими их использование в станкостроении. К таковым относятся: потери на трение и утечки, снижающие КПД привода и вызывающие разогрев жидкости; чувствительность рабочей жидкости к нарушению температурного режима и загрязнению. Это вызывает необходимость применения вспомогательных устройств – теплообменников и фильтров тонкой очистки, что, в свою очередь, повышает стоимость гидроприводов и усложняет их техническое обслуживание.

Однако, при правильном конструировании, изготовлении и эксплуатации гидроприводов их недостатки могут быть сведены к минимуму.

Поэтому в последнее время проблеме разработки гидроприводов для станкостроения и других отраслей промышленности уделяется всё большее внимание.

ОБЪЁМНЫЙ ГИДРОПРИВОД

Устройство и принцип действия гидропривода

Объёмным гидроприводом называется совокупность объёмных гидромашин, гидроаппаратуры, гидролиний и вспомогательных устройств, предназначенных для передачи энергии и преобразования движения посредством жидкости.

Принцип действия объёмного гидропривода основан на малой сжимаемости капельных жидкостей и передаче давления по закону Паскаля. Рассмотрим простейший гидропривод (рисунок 1). Два цилиндра 1 и 2 заполнены жидкостью и соединены между собой трубопроводом. Поршень 1 под действием силы

Принцип действия - изображение 21 - изображение 21

перемещается вниз, вытесняя жидкость в цилиндр 2. Поршень цилиндра 2 при этом перемещается вверх и преодолевает нагрузку

Устройство промышленных систем - фотография 22 - изображение 22

.

Преимущества и недостатки гидравлических систем - фото 23 - изображение 23

Рисунок 1 - Схема простейшего гидропривода

Если пренебрегать потерями давления в системе, то по закону Паскаля давление в цилиндрах 1 и 2 будет одинаковым и равным:

Расчет гидравлической системы - фото 24 - изображение 24

,

где

Типы гидравлических систем - изображение 25 - изображение 25

- площади поршней цилиндров 1 и 2.

Считая жидкость практически несжимаемой, можно записать:

Как выполняется ремонт - изображение 26 - изображение 26

или

Пневматические системы - фото 27 - изображение 27

.

Устройство автомобилей - изображение 28 - изображение 28

Мощность, затраченная на перемещение поршня в цилиндре 1, выражается соотношением

Общее устройство гидравлического привода - фотография 29 - изображение 29

. Так как величина

Принцип работы гидропривода - фото 30 - изображение 30

является расходом жидкости Q, то условие передачи энергии можно представить в виде

Принцип работы гидропривода - изображение 31 - изображение 31

,

где pQ - мощность потока жидкости;

Принцип работы гидропривода - фотография 32 - изображение 32

- мощность, развиваемая поршнем цилиндра 2, то есть работа выходного звена системы в единицу времени.

В гидроприводах исполнительные механизмы машин получают энергию от её источника посредством потока жидкости. Движущаяся жидкость обладает тремя формами механической энергии: потенциальной энергией положения, потенциальной энергией давления и кинетической энергией. В объёмном гидроприводе потенциальная энергия давления жидкости преобразуется посредством объёмных гидродвигателей в механическую энергию движения выходного звена. Кинетической энергией и потенциальной энергией положения обычно пренебрегают, так как их величина несоразмерно мала по сравнению с энергией давления.

Объемный гидропривод, принцип действия и основные понятия

Принцип работы гидропривода - фото 33 - изображение 33

Гидроприводы в зависимости от типа используемых в них гид­ромашин делятся на объемные гидроприводы и гидродинамические передачи.

Объемный гидропривод — это гидропривод, в котором использу­ются объемные гидромашины. Принцип действия объемного гид­ропривода основан на практической несжимаемости рабочей жид­кости и на ее свойстве передавать давление по всем направлениям в соответствии с законом Паскаля.

Рассмотрим работу простейшего объемного гидропривода, прин­ципиальная схема которого приведена на рис. 5.1. Он состоит из двух гидроцилиндров 1 и2, расположенных вертикально. Нижние полости в них заполнены жидкостью и соединены трубопроводом.

Пусть поршень гидроцилиндра 1, имеющий площадь S1, под действием внешней силы F1 перемещается вниз с некоторой ско­ростью V1. При этом в жидкости создается давление р = F1/S1. Если пренебречь потерями давления на движение жидкости в трубопро­воде, то это давление передается жидкостью по закону Паскаля в гидроцилиндр 2 и на его поршне, имеющем площадь S2, создает силу, преодолевающую внешнюю нагрузку F2 = pS2.

Считая жидкость несжимаемой, можно утверждать, что коли­чество жидкости, вытесняемое поршнем гидроцилиндра 1 (расход Q = v1S1), поступает по трубопроводу в гидроцилиндр 2, поршень которого перемещается со скоростью v2 = Q/S2, направленной вверх (против внешней нагрузки F2).

Если пренебречь потерями энергии в элементах гидропривода, то можно утверждать следующее. Механическая мощность N1 = F1v1, затрачиваемая внешним источником на перемещение поршня гид­роцилиндра 1, воспринимается жидкостью, передается ею по тру­бопроводу и в гидроцилиндре 2 совершает полезную работу в еди­ницу времени против внешней силы F2 со скоростью v2 (реализу­ется мощность N2 = F2v2). Этот процесс можно представить в виде следующего уравнения мощностей:

Принцип работы гидропривода - фотография 34 - изображение 34

Таким образом, гидроцилиндр 1 в рассмотренном случае рабо­тает в режиме насоса, т.е. преобразует механическую энергию при­вода в энергию потока рабочей жидкости, а гидроцилиндр 2 со­вершает обратное действие — преобразует энергию потока жидко­сти в механическую работу, т.е. выполняет функцию гидродвига­теля.

На основание анализа работы этого простейшего объемного гидроприво-да, а также принимая во внимание задачи, которые

Принцип работы гидропривода - фото 35 - изображение 35

Рис. 5.1. Принципиальная схема простейшего объемного гидропривода: 1- гидроцилиндр, работающий в режиме насоса; 2- гидроцилиндр, работающий в режиме гидравлического двигателя

необходимо решать по управлению гидроприводом и обеспечению его работоспособности, можно заключить, что реальный объем­ный гидропривод обязательно должен включать в себя следующие элементы или группы элементов (число перечисленных ниже эле­ментов в составе гидропривода не ограничивается):

энергопреобразователи — устройства, обеспечивающие преоб­разование механической энергии в гидроприводе: гидромашины, гидроаккумуляторы и гидропреобразователи;

гидросеть — совокупность устройств, обеспечивающих гидрав­лическую связь элементов гидропривода: рабочая жидкость, гид­ролинии, соединительная арматура и т.п.;

кондиционеры рабочей среды — устройства для поддержания за­данных качественных показателей состояния рабочей жидкости (чистота, температура и т.п.): фильтры, теплообменники и т.д.;

гидроаппараты — устройства для изменения или поддержания заданных значений параметров потоков (давления, расхода и др.): гидродроссели, гидроклапаны и гидрораспределители.

По виду источника энергии жидкости объемные гидроприводы делятся на три типа.

1. Насосный гидропривод — в нем источником энергии жидкости является объемный насос, входящий в состав гидропривода. По характеру циркуляции рабочей жидкости насосные гидроприводы разделяют на гидроприводы с разомкнутой циркуляцией жидко­сти (жидкость от гидродвигателя поступает в гидробак, из которо­го всасывается насосом) и с замкнутой циркуляцией жидкости

(жидкость от гидродвигателя поступает сразу во всасывающую гид­ ролинию насоса).

2. Аккумуляторный гидропривод — в нем источником энергии жидкости является предварительно заряженный гидроаккумуля­тор. Такие гидроприводы используются в гидросистемах с крат­ковременным рабочим циклом или с ограниченным числом циклов (например гидропривод рулей ракеты).

3. Магистральный гидропривод — в этом гидроприводе рабочая жидкость поступает в гидросистему из централизованной гидравлической магистрали с заданным располагаемым напором (энергией).

Гидроприводы подразделяются также по виду движения выходного звена. Выходным звеном гидропривода считается выходное звено гидродвигателя, совершающее полезную работу. По этому признаку выделяют следующие объемные гидроприводы:

поступательного движения — в них выходное звено совершает возвратно-поступательное движение;

вращательного движения — в них выходное звено совершает вращательное движение;

поворотного движения — в них выходное звено совершает огра­ниченное (до 360°) возвратно-поворотное движение (применяют­ся крайне редко).

Если в гидроприводе имеется возможность изменять только на­правление движения выходного звена, то такой гидропривод на­зывается нерегулируемым. Если в гидроприводе имеется возможность изменять скорость выходного звена как по направлению, так и по величине, то такой гидропривод называется регулируемым.

Основные преимущества и недостатки объемных гидроприводов

Регулируемые объемные гидроприводы широко используются в качестве приводов станков, прокатных станов, прессового и ли­тейного оборудования, дорожных, строительных, транспортных и сельскохозяйственных машин и т. п. Такое широкое их применение объясняется рядом преимуществ этого типа привода по сравне­нию с механическими и электрическими приводами. Основные из этих преимуществ следующие.

1. Высокая удельная мощность гидропривода, т.е. передаваемая мощность, приходящаяся на единицу суммарного веса элементов. Этот параметр у гидравлических приводов в 3...5 раз выше, чем у электрических, причем данное преимущество возрастает с ростом передаваемой мощности.

2. Относительно просто обеспечивается возможность бесступен­чатого регулирования скорости выходного звена гидропривода в широком диапазоне.

3. Высокое быстродействие гидропривода. Операции пуска, ре­верса и останова выполняются гидроприводом значительно быст­рее, чем другими приводами. Это обусловлено малым моментом инерции исполнительного органа гидродвигателя (момент инер­ции вращающихся частей гидромотора в 5... 10 раз меньше соот­ветствующего момента инерции электродвигателя).

4. Высокий коэффициент усиления гидроусилителей по мощ­ности, значение которого достигает «105,

5. Сравнительная простота осуществления технологических опе­раций при заданном режиме, а также возможность простого и на­дежного предохранения приводящего двигателя и элементов гид­ропривода от перегрузок.

6. Простота преобразования вращательного движения в возврат­но-поступательное.

7. Свобода компоновки агрегатов гидропривода.

Наряду с отмеченными достоинствами гидропривода, при его проектировании или решении вопроса о целесообразности его использования следует помнить также и о недостатках, присущих этому типу привода. Эти недостатки обусловлены в основном свойствами рабочей среды (жидкости). Отметим основные из этих не­достатков.

1. Сравнительно невысокий КПД гидропривода и большие по­тери энергии при ее передаче на большие расстояния.

2. Зависимость характеристик гидропривода от условий эксплуатации (температура, давление). От температуры зависит вязкость рабочей жидкости, а низкое давление может стать причиной воз­никновения кавитации в гидросистемеиливыделения из жидкости растворенных газов.

3. Чувствительность к загрязнению рабочей жидкости и необхо­димость достаточно высокой культуры обслуживания. Загрязнение рабочей жидкости абразивными частицами приводит к быстрому износу элементов прецизионных пар в гидравлических агрегатах и выходу их из строя.

4.Снижение КПД и ухудшение характеристик гидропривода по мере выработки им или его элементами эксплуатационного ресурса. Прежде всего происходит износ прецизионных пар, что приводит к увеличению зазоров в них и возрастанию утечек жидкости, т. е. снижению объемного КПД.

Таким образом, гидравлические приводы имеют, с одной сторо­ны, неоспоримые преимущества по сравнению с другими типами приводов, а с другой стороны — существенные недостатки. В связи с этим перед специалистами, связанными с проектированием, изготовлением и обслуживанием гидроприводов, ставятся определенные задачи.

Задачами конструктора при проектировании гидропривода яв­ляются оптимизация его схемы, обеспечивающей выполнение приводом функциональных требований, и обоснованный выбор элементов гидропривода.

Задачами технолога при изготовлении элементов гидропривода являются обеспечение требуемого высокого качества изготовления, так как это оказывает колоссальное влияние на эксплуатаци­онные характеристики гидропривода. Так, в прецизионных парах, современных гидравлических агрегатов зазоры составляют 5 мкм и г менее. Обеспечить такую точность достаточно сложно.

В задачи обслуживающего персонала во время эксплуатации гидропривода входит выполнение технических условий и требова­ний по его эксплуатации, заключающееся прежде всего в выпол­нении правил монтажа гидропривода, регулярной смене фильтру­ющих элементов фильтров и замене рабочей жидкости, а также при необходимости в ее доливке. Выполнение этих требований по­зволяет значительно продлить срок службы как отдельных элемен­тов гидропривода, так и всего гидропривода в целом.

о гидравлических насосах

Принцип работы гидропривода - фотография 36 - изображение 36

Пишет LenBogd в своём блоге.

Гидравлические насосы отличаются простой конструкцией и отличными эксплуатационными характеристиками. В процессе работы устройства преобразуют механическую энергию вращения в гидравлическую. Принцип работы основан на системе "поршень-поршень", когда двигатель насоса генерирует крутящий момент, образуется давление, которое приводит в действие поршень. Корпус всех гидронасосов содержит две изолированные камеры: нагнетающую и всасывающую. Во время работы между камерами движется жидкость. Такая замкнутая система отличается высокой производительностью, износоустойчивостью, ремонтопригодностью.

Сфера применения и основные параметры

Современные гидравлические насосы оснащаются насадками, значительно расширяющими функциональные возможности даже самых простых моделей. Устройства могут эксплуатироваться как самостоятельные агрегаты, так и включаться в состав сложных гидроприводов и узлов. Гидронасосы применяются во многих сегментах промышленности: нефтегазовой, лесоперерабатывающей, химической. Также оборудование является конструктивным элементов автокранов, грузовых и дорожных машин, электроподвижного состава. Некоторые модели используются в строительстве, машиностроении, ЖКХ.

Главные технические параметры гидронасосов :

1. Рабочий объем (см.куб/об).2. Частота вращения (оборот./мин).3. Допустимое рабочее давление (Мпа).4. Объем рабочих камер (см.куб).5. Допустимый уровень вязкости рабочей жидкости (Па•сек).6. Размеры и масса.

При выборе гидронасоса большое значение имеет тип его конструкции, который подбирается, исходя из предполагаемых условий эксплуатации.

Шестеренный насос

Гидравлические шестеренные насосы – это роторные гидромеханизмы, используемые в системах с давлением не более 20 МПа. Главным рабочим органом этих гидронасосов являются шестерни. Существует два вида устройств:

1. Насосы внешнего зацепления

Принцип работы гидронасосов внешнего зацепления следующий: шестерни вращаются и жидкость, которая попадает во впадины зубьев, движется от всасывающего к выходному патрубку. При этом зубья шестерен вытесняют больше жидкости, чем умещается в пространстве, образующемся зацепляющимися зубьями. Разность объемов выталкиваемой жидкости образует зону "запертого" объема, что приводит к нагнетанию гидростатического давления. Шестерни большинства насосов имеют классическую форму прямоугольного зубца, реже встречаются устройства с косыми или шевронными зубцами.

Преимущества:

— простая конструкция и ремонтопригодность;— частота вращения до 5 тыс. оборотов/мин.;— доступная стоимость владения и обслуживания.

Недостатки:

— невысокий КПД, в сравнении с другими типами насосов;— возникновение пульсации.

2. Насосы внутреннего зацепления

Принцип работы шестеренного гидронасоса с внутренним зацеплением также основан на переносе жидкости в заглублениях шестерен. Отличительная особенность данного конструктивного решения — меньший уровень пульсаций и сниженный уровень шума. Насосы такой конструкции используются в закрытых помещениях.

Преимущества:

— частота вращения до 4 тыс. оборотов/мин.;— минимальный уровень шума, вибрации;— демократичная стоимость и простое ТО.

Недостатки:

— относительно невысокий КПД.

Пластинчатый насос

В гидронасосах пластинчатой конструкции в качестве выталкивателя рабочей жидкости используются пластины. Элементы расположены радиально и в процессе работы насосного оборудования производят возвратно-поступательные движения. Такой тип гидронасосов часто называют шиберными. Оборудование отличается низким уровнем шума и равномерностью подачи. Оптимальное рабочее давление для пластинчатых насосов — 20-22 Мпа. Некоторые модификации могут применяться при давлении до 30 МПа.

Основными рабочими частями пластинчатого насоса являются: кольцо, плоский распределитель с входными/выходными отверстиями, ротор и пластины. У гидронасосов однократного действия может меняться рабочий объем посредством изменения значения эксцентриситета. Устройства двойного действия имеют по две зоны всасывания и нагнетания.

Принцип работы гидравлического пластинчатого насоса: источник движения соединен с валом, приводимым в действие ротором, в котором располагаются рабочие пластины. При вращении ротора образуется центробежная сила, которая действует на пластины. Под действием силы пластины движутся по неподвижному кольцу, создавая принудительное уплотнение. Центр ротора смещен в плоскости от центра кольца, за счет чего объемы кольца циклично изменяются.

Преимущества:

— бесшумная работа и отсутствие вибрации;— возможность регулирования рабочего объема (в моделях однократного действия);— низкие требования к чистоте жидкостей;— длительный эксплуатационный ресурс;— доступная стоимость.

Недостатки:

— сложный ремонт, многие элементы при выходе из строя требуют полной замены узла.

Поршневой насос

В поршневых гидронасосах жидкость перекачивается при помощи возвратно-поступательных движений поршневых механизмов в камерах. Поршневые агрегаты повсеместно применяются в разных отраслях для обеспечения гидроэнергией двигателей и вспомогательных механизмов. Часто этот тип гидронасосов используется в качестве резервного источника гидравлической энергии. Устройства работают при давлении до 50 МПа.

Стандартные элементы поршневого насоса: плоский распределитель, поршни с подпятниками, цилиндрический блок, наклонный диск, прижимная шайба, оснащенная пружиной. Наклонный диск располагается под углом к ротору и поршню с подпятником.

Принцип работы поршневого гидронасоса: при вращении ротора осуществляется фиксация подпятником наклонного диска, который остается без движения. Поршень начинает возвратно-поступательные колебания, создавая положительный объем. В следующем цикле объем значительно уменьшается, создается давление. Для разделения входящих и выходящих потоков рабочей жидкости служит плоский разделитель.

Различают несколько конструктивных видов поршневых гидравлических насосов: аксиально-поршневой, с объемным регулированием и радиально-поршневой. Каждый тип имеет свои особенности, рабочие характеристики.

Аксиально-поршневой насос

Насосы аксиально-поршневой конструкции являются самыми востребованными в промышленности. Особенность данного типа оборудования заключается в следующем: к ротору присоединен вал, который располагается со стороны наклонного диска (реже — с противоположной стороны). В центре наклонного диска находятся отверстия для вала. В таком насосе поршни движутся вокруг одной оси с рабочим валом. В качестве вытеснителя жидкости в некоторых моделях используются не поршни, а плунжеры.

Аксиально-поршневые агрегаты имеют оптимально весогабаритные характеристики относительно КПД. Насосы способны выдавать давление до 40 МПа и работать длительное время с высокими частотами вращения — до 4 тыс. оборотов/мин. Разработаны и успешно применяются гидронасосы этого типа с частотой вращения до 20 тыс. оборотов/мин.

Преимущества:

— простота конструкции, ремонтопригодность;— работа на высоком давлении;— высокий КПД;— оптимальное соотношение мощности и производительности.

Недостатки:

— более высокая цена по сравнению с другими гидронасосами.

Разновидностью аксиально-поршневых гидронасосов являются регулируемые насосные агрегаты.

Аксиально-поршневой насос с объемным регулированием

Устройство применяется, когда требуется переменная подача. Регулировка производится посредством изменения частоты вращения ротора или рабочего объема. Первый вариант является экономически невыгодным, поэтому распространение получил второй вариант. В устройствах такого типа количество жидкости зависит от положения статорного кольца в пластинчатых агрегатах или наклонного диска — в поршневых.

Конструктивные элементы аксиально-поршневого насоса с изменяемой подачей: ротор, плоский распределитель, наклонный регулируемый диск, регулирующий поршень, прижимная шайба, рабочие поршни с подпятниками, регулятор объема, компенсатор, жиклер, сервоклапан, пружины.

Принцип работы аксиально-поршневого гидронасоса с объемным регулированием: стержень с резьбой ограничивает поворотный угол наклонного диска. При достижении крайнего положения ограничителя пружина двигает наклонный диск на максимально возможный угол. В это же время под действием движения ротора выполняется прижимание поршневых подпятников к поверхности диска. Возникают возвратно-поступательные движения поршневой группы, при этом первая половина поршней внутри ротора выдвигаются, создавая увеличенный объем. В результате этого жидкость заполняет рабочий объем через входное отверстие. Вторая половина поршней входят в ротор, создавая уменьшенный объем, а рабочая жидкость выходит через выходное отверстие.

При уменьшении угла поворота диска ход поршней будет сокращаться, и количество рабочей жидкости уменьшится. Наибольший объем достигается при повороте диска на максимально возможный угол.

Достоинства:

— компактные размеры в сочетании с внушительной мощностью;— минимальный момент инерции;— простая регулировка направления, давления;— частота вращения до 4 тыс. оборотов/мин.;— оптимальное давление до -40 МПа;— высокий КПД — до 97%.

Недостатки:

— высокая стоимость в сравнении с нерегулируемыми гидронасосами;— требуют точной настройки.

Радиально-поршневой насос

Оборудование этого типа имеет клапанное распределение. В процессе движения вала поршни выходят из цилиндров и наполняются жидкостью, поступающей через всасывающие клапаны. Гидронасосы радиально-поршневые редко применяются в качестве помпы. В основном они входят в состав гидравлических моторов и систем с давлением более 40 МПа. Устройства способны длительное время эксплуатироваться, выдавая рабочее давление 100 МПа. Большинство моделей радиально-поршневых гидронасосов относится к тихоходным. Частота вращения, как правило, составляет 1,2-2 тыс. оборотов/мин. Модификации с малым рабочим объемом могут развивать частоту до 3 тыс. оборотов/мин.

Радиально-поршневое насосное оборудование выпускается в двух вариациях: с эксцентричным ротором или валом. В первом случае рабочая поршневая группа располагается на роторе. При этом ось вращения неподвижного статора смещена для создания поступательных движений поршней. Распределение жидкости выполняется золотником.

Достоинства:

— высочайшая надежность, редкие поломки;— компактные размеры;— большой диапазон рабочего давления.

Недостатки:

— наличие пульсации;— большой вес при малых габаритах.

Аксиально-поршневой насос с наклонным блоком

Конструкция аксиально-поршневого гидронасоса оснащенного наклонным блоком имеет несколько особенностей. В процессе работы совместно с валом вращаются цилиндры, а поршни движутся поступательно. Цилиндры прилегают к распределителю с двумя пазами. При движении поршня цилиндр перемещается над всасывающим пазом, при этом заполняясь жидкостью. При прохождении нижней точки, когда поршень максимально выдвинут, происходит соединение цилиндра со вторым пазом и жидкость выталкивается под давлением. В качестве распределителя применяется стандартный золотник.

Еще одна особенность данных гидронасосов — наличие дренажной линии. Она необходима для стабилизации растущего давления по причине утечки рабочей жидкости из цилиндра в процессе нагнетания. При нарушении дренажной линии корпус устройства через некоторое время разрушится.

Для нормальной работы гидронасоса с наклонным блоком необходима синхронизация вала с цилиндрами. Синхронизация может выполняться силовым или несиловым карданом, поршневыми шатунами или зубчатым сцеплением.

Достоинства:

— эксплуатация на давлении до 60 МПа;— высокий КПД;— оптимальная мощность.

Недостатки:

— необходимость синхронизации;— сложность ТО.

Критерии выбора гидронасоса

При выборе гидравлического насоса необходимо учитывать условия работы гидросистемы. Подбирая насос и тип его конструкции важно обращать внимание на уровень давления, характеристики жидкости, КПД и пр.

Гидравлическая система: расчет, схема, устройство. Типы гидравлических систем. Ремонт. Гидравлические и пневматические системы

Принцип работы гидропривода - изображение 37 - изображение 37

Гидравлическая система представляет собой устройство, предназначенное для преобразования небольшого усилия в значительное с использованием для передачи энергии какой-либо жидкости. Разновидностей узлов, функционирующих по этому принципу, существует множество. Популярность систем этого типа объясняется прежде всего высокой эффективностью их работы, надежностью и относительной простотой конструкции.

Принцип работы гидропривода - фото 38 - изображение 38

Сфера использования

Широкое применение системы этого типа нашли:

  1. В промышленности. Очень часто гидравлика является элементом конструкции металлорежущих станков, оборудования, предназначенного для транспортировки продукции, ее погрузки/разгрузки и т. д.
  2. В авиакосмической отрасли. Подобные системы используются в разного рода средствах управления и шасси.
  3. В сельском хозяйстве. Именно через гидравлику обычно происходит управление навесным оборудованием тракторов и бульдозеров.
  4. В сфере грузоперевозок. В автомобилях часто устанавливается гидравлическая тормозная система.
  5. В судовом оборудовании. Гидравлика в данном случае используется в рулевом управлении, входит в конструктивную схему турбин.

Принцип действия

Работает любая гидравлическая система по принципу обычного жидкостного рычага. Подаваемая внутрь такого узла рабочая среда (в большинстве случаев масло) создает одинаковое давление во всех его точках. Это означает то, что, приложив малое усилие на маленькой площади, можно выдержать значительную нагрузку на большой.

Далее рассмотрим принцип действия подобного устройства на примере такого узла, как гидравлическая тормозная система автомобиля. Конструкция последней довольно-таки проста. Схема ее включает в себя несколько цилиндров (главный тормозной, заполненный жидкостью, и вспомогательные). Все эти элементы соединены друг с другом трубками. При нажатии водителем на педаль поршень в главном цилиндре приходит в движение. В результате жидкость начинает перемещаться по трубкам и попадает в расположенные рядом с колесами вспомогательные цилиндры. После этого и срабатывает торможение.

Принцип работы гидропривода - фото 39 - изображение 39

Устройство промышленных систем

Гидравлический тормоз автомобиля — конструкция, как видите, довольно-таки простая. В промышленных машинах и механизмах используются жидкостные устройства посложнее. Конструкция у них может быть разной (в зависимости от сферы применения). Однако принципиальная схема гидравлической системы промышленного образца всегда одинакова. Обычно в нее включаются следующие элементы:

  1. Резервуар для жидкости с горловиной и вентилятором.
  2. Фильтр грубой очистки. Этот элемент предназначен для удаления из поступающей в систему жидкости разного рода механических примесей.
  3. Насос.
  4. Система управления.
  5. Рабочий цилиндр.
  6. Два фильтра тонкой очистки (на подающей и обратной линиях).
  7. Распределительный клапан. Этот элемент конструкции предназначен для направления жидкости к цилиндру или обратно в бак.
  8. Обратный и предохранительный клапаны.

Работа гидравлической системы промышленного оборудования также основывается на принципе жидкостного рычага. Под действием силы тяжести масло в такой системе попадает в насос. Далее оно направляется к распределительному клапану, а затем - к поршню цилиндра, создавая давление. Насос в таких системах предназначен не для всасывания жидкости, а лишь для перемещения ее объема. То есть давление создается не в результате его работы, а под нагрузкой от поршня. Ниже представлена принципиальная схема гидравлической системы.

Принцип работы гидропривода - фотография 40 - изображение 40

Преимущества и недостатки гидравлических систем

К достоинствам узлов, работающих по этому принципу, можно отнести:

  • Возможность перемещения грузов больших габаритов и веса с максимальной точностью.
  • Практически неограниченный диапазон скоростей.
  • Плавность работы.
  • Надежность и долгий срок службы. Все узлы такого оборудования можно легко защитить от перегрузок путем установки простых клапанов сброса давления.
  • Экономичность в работе и небольшие размеры.

Помимо достоинств, имеются у гидравлических промышленных систем, конечно же, и определенные недостатки. К таковым относят:

  • Повышенный риск возгорания при работе. Большинство жидкостей, используемых в гидравлических системах, являются горючими.
  • Чувствительность оборудования к загрязнениям.
  • Возможность протечек масла, а следовательно, и необходимость их устранения.

Принцип работы гидропривода - изображение 41 - изображение 41

Расчет гидравлической системы

При проектировании подобных устройств принимается во внимание множество самых разных факторов. К таковым можно отнести, к примеру, кинематический коэффициент вязкости жидкости, ее плотность, длину трубопроводов, диаметры штоков и т. д.

Основными целями выполнения расчетов такого устройства, как гидравлическая система, чаще всего является определение:

  • Характеристик насоса.
  • Величины хода штоков.
  • Рабочего давления.
  • Гидравлических характеристик магистралей, других элементов и всей системы в целом.

Производится расчет гидравлической системы с использованием разного рода арифметических формул. К примеру, потери давления в трубопроводах определяются так:

  1. Расчетную длину магистралей делят на их диаметр.
  2. Произведение плотности используемой жидкости и квадрата средней скорости потока делят на два.
  3. Перемножают полученные величины.
  4. Умножают результат на коэффициент путевых потерь.

Сама формула при этом выглядит так:

  • ∆pi = λ х li(p) : d х pV2 : 2.

В общем, в данном случае расчет потерь в магистралях выполняется примерно по тому же принципу, что и в таких простых конструкциях, как гидравлические системы отопления. Для определения характеристик насоса, величины хода поршня и т. д. используются другие формулы.

Принцип работы гидропривода - фотография 42 - изображение 42

Типы гидравлических систем

Подразделяются все такие устройства на две основные группы: открытого и закрытого типа. Рассмотренная нами выше принципиальная схема гидравлической системы относится к первой разновидности. Открытую конструкцию имеют обычно устройства малой и средней мощности. В более сложных системах закрытого типа вместо цилиндра используется гидродвигатель. Жидкость поступает в него из насоса, а затем снова возвращается в магистраль.

Как выполняется ремонт

Поскольку гидравлическая система в машинах и механизмах играет значимую роль, ее обслуживание часто доверяют высококвалифицированным специалистам занимающихся именно этим видом деятельности компаний. Такие фирмы обычно оказывают весь комплекс услуг, связанных с ремонтом спецтехники и гидравлики.

Принцип работы гидропривода - фото 43 - изображение 43

Разумеется, в арсенале этих компаний имеется все необходимое для производства подобных работ оборудование. Ремонт гидравлических систем обычно выполняется на месте. Перед его проведением при этом в большинстве случаев должны быть произведены разного рода диагностические мероприятия. Для этого компании, занимающиеся обслуживанием гидравлики, используют специальные установки. Необходимые для устранения проблем комплектующие сотрудники таких фирм также обычно привозят с собой.

Пневматические системы

Помимо гидравлических, для приведения в движение узлов разного рода механизмов могут использоваться пневматические устройства. Работают они примерно по тому же принципу. Однако в данном случае в механическую преобразуется энергия сжатого воздуха, а не воды. И гидравлические, и пневматические системы довольно-таки эффективно справляются со своей задачей.

Принцип работы гидропривода - фотография 44 - изображение 44

Плюсом устройств второй разновидности считается, прежде всего, отсутствие необходимости в возврате рабочего тела обратно к компрессору. Достоинством же гидравлических систем по сравнению с пневматическими является то, что среда в них не перегревается и не переохлаждается, а следовательно, не нужно включать в схему никаких дополнительных узлов и деталей.

Устройство автомобилей

Принцип работы гидропривода - фотография 45 - изображение 45



Гидравлические приводы тормозных механизмов появились несколько позже, чем механические приводы, примерно в 1910 – 1915 г.г.

Принцип работы гидропривода - фотография 46 - изображение 46

В массовом автомобилестроении гидравлический привод тормозов применяется с 1924 года благодаря разработкам инженеров американской автомобилестроительной компании «Крайслер» (Chrysler Group LLC). В своей работе такие приводы используют гидростатические законы, передавая энергию жидкости под давлением. Принцип действия гидростатического привода основан на свойстве жидкости сохранять свой объем при внешнем давлении (ничтожно малая сжимаемость), а также способности передавать создаваемое в любой точке давление одинаково всем точкам замкнутого объема жидкости (закон Паскаля).

Гидравлический привод широко применяется в качестве привода рабочей тормозной системы легковых автомобилей, грузовых автомобилей малой и средней грузоподъемности, а также автобусов малой вместимости.

***

Достоинства и недостатки гидропривода тормозов

Гидравлический привод тормозных механизмов имеет ряд существенных преимуществ перед другими типами привода:

  • одновременность торможения всех колес (в принципе) и требуемое распределение тормозных сил между отдельными колесами (дифференцирование тормозных усилий);
  • высокий КПД – 0,9 и выше при нормальной температуре охлаждающей жидкости (для сравнения – КПД механического привода редко превышает 0,6);
  • малое время срабатывания (0,05…0,2 сек). Благодаря этому свойству, обусловленному ничтожно малой сжимаемостью жидкости, гидравлический привод имеет неоспоримое преимущество перед пневматическим приводом, имеющим время срабатывания примерно в десять раз больше;
  • относительно малые габариты и масса применяемых в гидроприводе приборов и устройств;
  • простота конструкции и удобство компоновки (трубки гидропривода можно проложить как угодно и где угодно в кузове или других элементах конструкции автомобиля – на работоспособность привода это не повлияет).

Не лишены гидравлические приводы тормозов и некоторых существенных недостатков:

  • невозможность получения большого передаточного числа привода. Как известно, передаточное число гидростатических систем можно установить соотношением площадей поперечного сечения поршней передающего и принимающего усилие гидроцилиндров (или заменяющих их элементов). Очевидно, что существенное увеличение передаточного числа привода для повышения тормозного усилия приводит к значительному увеличению хода управляющего органа (тормозной педали или рычага);
  • выход из строя при местном повреждении какого-либо из элементов конструкции (трубки, штуцера и т. п.), т. е. относительно низкая надежность привода. Для устранения этого недостатка применяют многоконтурные приводы;
  • невозможность продолжительного и опасность чрезмерно интенсивного торможения. Продолжительное торможение может вызвать перегрев, и даже закипание тормозной жидкости из-за нагрева элементов конструкции тормозных механизмов (колодок, барабанов и т. п.). Интенсивное торможение с чрезмерным усилием может привести к повреждению уплотнительных элементов, что, в свою очередь, приведет к разгерметизации привода и потере его работоспособности;
  • высокая чувствительность к попаданию воздуха в привод, резко снижающая его работоспособность (и даже приводящая к полному отказу) при завоздушивании системы;
  • зависимость КПД привода от температуры тормозной жидкости (при низких температурах эффективность работы гидравлического привода резко снижается из-за повышения вязкости жидкости);
  • использование в качестве рабочего тела специальных жидкостей, способных нанести вред окружающей среде, животным и человеку при попадании на почву и во внешнюю среду.

***

Общее устройство гидравлического привода

Гидравлический привод тормозных механизмов может иметь разнообразные компоновочные схемы и включать различные приборы и устройства для обеспечения надежного и комфортного управлением процессами торможения автомобиля.Тем не менее, в любом гидравлическом приводе присутствуют обязательные элементы, различающиеся только конструктивно и имеющие одинаковый функционал. Рассмотрим устройство этих элементов и устройств на примере простейшего гидропривода тормозных механизмов.

Принцип работы гидропривода - изображение 47 - изображение 47

Простейший гидравлический привод (рис. 1) состоит из органа управления (тормозной педали 7), главного тормозного цилиндра 9, трубопроводов и колесных рабочих цилиндров 3.В современных гидроприводах обязательным элементом является регулятор давления (на рис. 1 не показан).Рассмотрим назначение и особенности устройства каждого из элементов гидравлического привода тормозных механизмов.

***

Главный тормозной цилиндр

Главный тормозной цилиндр воспринимает усилие, создаваемое ногой (или рукой) водителя посредством управляющего органа (педали или рычага) и передает его посредством подвижного поршня рабочей жидкости. Конструкции главных тормозных цилиндров могут быть различны, но принципы, положенные в основу их работы, одинаковые.

Конструктивно простейший главный тормозной цилиндр состоит из корпуса-цилиндра с размещенным в нем подвижным поршнем, а также уплотнительных и соединительных элементов. Более сложные конструкции, применяемые в двухконтурных и многоконтурных приводах, включают два поршня, каждый из которых обеспечивает работоспособность отдельного контура. Цилиндр при этом конструктивно разделен на два полностью или частично изолированных объема. Иногда в многоконтурных гидроприводах тормозов для повышения надежности применяют сдвоенные главные цилиндры, в корпусе которых параллельно выполнены два цилиндра с установленными в них поршнями.

Непосредственно на главном тормозном цилиндре или рядом с ним размещается резервуар с запасом тормозной жидкости – бачок 5 (рис. 1), объем которого посредством специальных каналов сообщается с объемом гидроцилиндра. Если бачок устанавливается отдельно, его соединяют с главным тормозным цилиндром посредством резиновой трубки. Связь гидроцилиндра с резервуаром обеспечивает пополнение жидкостью при утечках, вытеснение излишков жидкости при ее тепловом расширении, компенсацию изменения объема жидкости после регулировок.

В расторможенном состоянии полости цилиндров соединяются каналами с резервуаром для пополнения жидкостью при необходимости. При перемещении поршня после воздействия на него штока, связанного с тормозной педалью (рычагом) эти каналы перекрываются корпусом поршня, и жидкость может вытесняться из цилиндра только в трубопроводы контура гидропривода. В многоконтурных приводах применяются два резервуара (бачка) или один с раздельной перегородкой.

На рис. 2 изображена конструкция главного тормозного цилиндра рабочей тормозной системы автомобиля ГАЗ-53-12 и его модификаций.Тормозная система автомобиля имеет два контура, поэтому главный тормозной цилиндр разделен на две секции, каждая из которых обслуживает отдельный контур. Два резервуара (или один с раздельной перегородкой) сообщаются с полостью главного цилиндра через два отверстия.

Принцип работы гидропривода - изображение 48 - изображение 48

Поршни имеют кольцевые уплотнительные манжеты, прижимаемые пружинами. Наружная поверхность поршней имеет проточку для размещения уплотнительных колец, длина которых меньше длины проточки. Помимо проточки поршни имеют кольцевые полости и плоские угловые пазы, которые соединяются с резервуаром (бачком) при любом положении поршней. Это препятствует попаданию воздуха в гидравлическую магистраль.

Наиболее опасным, с точки зрения попадания воздуха в главный тормозной цилиндр, является режим растормаживания, который, как правило, производится быстро, броском педали. Жидкость, вследствие ее вязкости, возвращается в главный тормозной цилиндр относительно медленно, и поршни под действием пружин, стремятся оторваться от столба жидкости, создавая в магистрали разрежение.

Предотвратить при этом попадание воздуха в магистраль одними резиновыми уплотнениями сложно, поэтому с тыльной стороны поршней или в них самих располагают полости, заполненные жидкостью, и при любом положении поршней сообщаются с резервуаром с помощью отверстий. Таким образом создается своеобразный гидравлический затвор, препятствующий проникновению воздуха в гидропривод.

В корпусе гидроцилиндра ввернуты упорные болты, определяющие крайнее правое положение поршней и уплотнительных колец, соответствующее расторможенному состоянию тормозной системы. Конфигурация поршней такова, что в указанном крайнем положении кольца, упираясь в болты, отрывают манжеты от поршней, сообщая резервуары с магистралями. В начале торможения поршни, перемещаясь в цилиндре (один – под действием штока педали, другой – под действием давления жидкости) надвигаются на манжеты, после чего тормозная жидкость начинает вытесняться в магистрали контуров.

В случае потери герметичности одного контура, питаемого, например, через левое отверстие, левый поршень, вытеснив жидкость через обрыв магистрали, упирается уплотнителем в дно цилиндра, образовав для правой рабочей полости фиктивное дно и обеспечивая герметичность второй рабочей полости.Если разгерметизация произойдет в контуре, подпитываемом из правой полости, то правый поршень, вытеснив жидкость через место утечки, упрется удлинителем в левый поршень, непосредственно передавая на него усилие со стороны штока.

В современных конструкциях главных тормозных цилиндров устанавливают сигнализаторы уровня жидкости в резервуаре (бачке). Контрольная лампа сигнализатора (красного цвета с соответствующим изображением) устанавливается на щитке приборов. Датчики таких сигнализаторов имеют поплавковую конструкцию – плавающий в бачке с жидкостью поплавок при нормальном уровне жидкости размыкает контакты цепи питания лампы сигнализатора.При недопустимом понижении уровня жидкости поплавок опускается ниже, контакты цепи питания сигнальной лампы замыкаются, и она загорается, сигнализируя водителю о недостатке жидкости в резервуаре.

При заправке гидравлического привода тормозной системы рабочей жидкостью, а иногда и при эксплуатации автомобиля, из тормозной системы необходимо удалить воздух. Для этого в самых высоких местах привода и местах вероятного завоздушивания устанавливают клапаны прокачки.

***



Колесные рабочие цилиндры

Колесные рабочие цилиндры являются исполнительными элементами привода. Они принимают давление жидкости, создаваемое главным тормозным цилиндром, и приводят в действие тормозные механизмы колес.

Рабочие цилиндры (рис. 3) имеют чугунный или (реже) из легкого сплава корпус и поршни с уплотнительными манжетами. Регулировка зазоров производится между фрикционными накладками и барабаном автоматически. На поршень рабочего цилиндра надевается разрезное пружинное кольцо.Между кольцом и поршнем имеется радиальный и осевой зазоры. Величина осевого зазора нормируется и соответствует необходимой величине зазора между колодкой и барабаном. Радиальная упругость кольца также нормируется с целью получения определенной величины силы трения между кольцом и цилиндром. Указанная сила трения должна гарантированно превышать силу возвратных пружин, приведенную к поршню, но не быть чрезмерной, чтобы не слишком сильно снижать приводную силу поршня.

Принцип работы гидропривода - фотография 49 - изображение 49

Для регулировки механизма после сборки необходимо нажать на педаль тормозной системы. Поршни рабочих цилиндров, перемещаясь наружу под действием давления жидкости, выберут имеющийся зазор, после чего потянут кольца за собой. Движение поршней будет продолжаться до тех пор, пока колодки не упрутся в барабан.При отпускании педали возвратные пружины смогут переметить поршни назад только на величину, соответствующую осевому зазору между поршнем и кольцом, так как сдвинуть кольцо они не в состоянии. Величина же зазора между кольцом и поршнем, как было указано выше, соответствует необходимому зазору между колодками и барабаном.Таким образом, по мере изнашивания тормозных накладок кольцо будет перемещаться вдоль цилиндра, поддерживая постоянную величину зазора между накладками колодок и барабаном.

***

Регулятор давления

Регулятор давления корректирует давление тормозной жидкости в системе задних тормозных механизмов в зависимости от изменения нагрузки на задние колеса.

Регулятор (рис. 4) состоит из корпуса, в котором установлена гильза поршня. В углубление на гильзе вставляется шарик, который удерживается пружиной. В гильзе перемещается поршень, на конце которого крепится управляющий конус. Возвратная пружина поршня удерживает его в исходном положении пир неработающем регуляторе.В корпус регулятора ввернута втулка, на конце которой установлен защитный резиновый чехол.

В подпоршневую полость регулятора поступает жидкость от главного тормозного цилиндра, а из надпоршневой полости выходит жидкость для приведения в действие колесных рабочих цилиндров задних тормозных механизмов. Управление регулятором осуществляется посредством упругого элемента, который крепится к полу кузова и к нажимному рычагу поршня регулятора.

До вступления в работу регулятора давление жидкости одинаково как в обеих полостях, так и в любой точке гидропривода, так как перепускной шарик поднят управляющим конусом, что обеспечивает свободное прохождение тормозной жидкости из подпоршневой полости в надпоршневую.

Принцип работы гидропривода - фотография 50 - изображение 50

При торможении увеличивается расстояние между кузовом и задним мостом (автомобиль «кивает»), при этом уменьшается нагрузка на задние колеса и соответственно уменьшается сила, действующая со стороны упругого элемента на поршень регулятора. Когда усилие со стороны жидкости на головку поршня превысит сумму усилий упругого элемента и жидкости на меньшую (подпоршневую) площадь поршня, последний переместится в сторону нажимного рычага, а управляющий конус освободит шарик, который под действием прижимной пружины перекроет доступ жидкости из подпоршневой полости в надпоршневую. С этого момента давление в подпоршневой полости будет выше давления в надпоршневой, обслуживающей задние тормозные механизмы.

В результате тормозное усилие на колодки передних тормозных механизмов будет несколько выше, чем в задних тормозных механизмах, что обеспечит эффективное торможение. Если автомобиль полностью загружен, то при торможении его задняя часть менее поднимется над задним мостом, и разница в давлениях полостей над поршнем регулятора и под ним будет незначительной.

После снятия усилия с педали тормозной системы поршень регулятора возвратится в исходное положение, а управляющий конус, приподняв шарик, откроет доступ жидкости из подпоршневой полости в надпоршневую.Давление жидкости по всему контуру тормозного привода выровняется.

***

В настоящее время на некоторых автомобилях применяется гидравлический привод с принудительной подачей рабочей жидкости к тормозным механизмам, оборудованный специальным насосом. В этом случае для создания необходимых для эффективного торможения автомобиля тормозных моментов на колесах используется энергия двигателя, приводящего в действие гидравлический насос непосредственно, или через какой-либо агрегат силовой передачи автомобиля.Такая конструкция, несмотря на некоторую сложность, позволяет обойтись без усилителей гидропривода, существенно уменьшить усилие, прилагаемое водителем к управляющим органам тормозной системы и повысить комфорт управления автомобилем.

***

Пневматический привод тормозных механизмов



Главная страница
  • Страничка абитуриента
Специальности
  • Ветеринария
  • Механизация сельского хозяйства
  • Коммерция
  • Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта
Учебные дисциплины
  • Инженерная графика
  • МДК.01.01. «Устройство автомобилей»
  •    Карта раздела
  •       Общее устройство автомобиля
  •       Автомобильный двигатель
  •       Трансмиссия автомобиля
  •       Рулевое управление
  •       Тормозная система
  •       Подвеска
  •       Колеса
  •       Кузов
  •       Электрооборудование автомобиля
  •       Основы теории автомобиля
  •       Основы технической диагностики
  • Основы гидравлики и теплотехники
  • Метрология и стандартизация
  • Сельскохозяйственные машины
  • Основы агрономии
  • Перевозка опасных грузов
  • Материаловедение
  • Менеджмент
  • Техническая механика
  • Советы дипломнику
Олимпиады и тесты
  • «Инженерная графика»
  • «Техническая механика»
  • «Двигатель и его системы»
  • «Шасси автомобиля»
  • «Электрооборудование автомобиля»

Источники:

Понравилась статья? Расскажите друзьям:
Оцените статью, для нас это очень важно:
Проголосовавших: 1 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Оставить комментарий:

Отправить

Полезные сервисы:

Опрос: Насколько Вам помогла информация на нашем сайте? (Кол-во голосов: 639)
Сразу все понял
Не до конца понял
Пришлось перечитывать несколько раз
Вообще не понял
Как я сюда попал?
Чтобы проголосовать, кликните на нужный вариант ответа. Результаты