Контрольные вопросы к главам 1 – 2

1. Какие требования предъявляются к рабочим жидкостям?

2. Как влияет вязкость рабочей жидкости на потери давления в местных сопротивлениях?

3. Правила выбора рабочей жидкости.

4. Как выбирается рабочее давление?

5. На какие классы подразделяют гидродвигатели?

6. В каких случаях применяют гидроцилиндры с двухсторонним штоком?

7. На какие два типа подразделяются поворотные гидродвигатели?

8. В чем заключается смысл приближенного расчета силового гидроцилиндра?

9. Как определяется статическая нагрузка при уточнении диаметра силового гидроцилиндра?

10. На что влияет увеличение скорости перемещения штока

гидроцилиндра?

11. В каком случае производится расчет гидроцилиндра на устойчивость?

3. НАСОСЫ И ГИДРОМОТОРЫ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ОБЪЕМНОМ ГИДРОПРИВОДЕ

1. Назначение, классификация насосов и гидромоторов

Насосы в системе гидропривода предназначены для преобразования механической энергии приводящего движителя в гидравлическую энергию перемещаемой жидкости, для обеспечения рабочего давления гидросистемы, надежного функционирования элементов гидропривода.

В объемных гидроприводах применяются насосы, в которых перемещение жидкости из полости всасывания в полость нагнетания

осуществляется путем ее вытеснения из рабочих камер с помощью вытеснителей (объемные насосы).

В гидроприводах применяются следующие виды насосов:

поршневые, плунжерные, диафрагмовые, шестеренчатые, лопастные, винтовые и ротационно-поршневые. Эти насосы являются обратимыми: они могут применяться в гидроприводах как насосы для преобразования механической энергии двигателя в гидравлическую или же для превращения гидравлической энергии насоса в механическую, то есть использоваться как гидродвигатели.

В поршневом насосе вытеснителем является поршень, в шестеренном – зуб шестерни; в пластинчатом – лопатка; в винтовом –

поверхность винта.

К насосам, применяемым в гидроприводах, предъявляют особые требования. Насос должен иметь высокий КПД, обладать достаточной долговечностью и надежностью в процессе эксплуатации. Регулирование производительности насоса должно осуществляться простыми средствами, непрерывно в процессе работы и с минимальными потерями энергии. Кроме того, желательно, чтобы насос был обратимым, то есть мог бы использоваться в качестве гидромотора.

По характеру процесса вытеснения жидкости объемные насосы делятся на поршневые и роторные. Поршневыми называются насосы, в которых вытеснение жидкости из рабочих камер производится в результате только прямолинейного возвратно-поступательного или возвратно-поворотного движения вытеснителей относительно этих камер.

По виду движения ведущего звена поршневые насосы разделяются на прямодействующие и вальные. В прямодействующем насосе ведущее

звено совершает прямолинейное возвратно-поступательное движение, в вальном – вращательное движение.

Роторными называются насосы, в которых вытеснение жидкости из камер производится в результате вращательного или сложного движения вытеснителей.

Классификация роторных насосов приведена на рисунке 3.1.

В гидроприводах машин лесной промышленности применяются три типа насосов – шестеренные, лопастные и аксиально-поршневые. Лопастные насосы в машинах лесной промышленности используются в приводах гидроусилителей рулевых механизмов.

Шестеренные насосы получили большее распространение в гидросистемах лесовозных автомобилей, самосвалах, дорожных и

строительных машинах, лесозаготовительных и складских машинах, в приводах по обработке и переработке древесины.

Аксиально-поршневые насосы используют в системах

лесозаготовительных машин, где рабочее давление составляет от 12 до

25 МПа.

Рисунок 3.1 – Классификация роторных насосов

2. Шестеренные насосы

Шестеренные насосы выполняются с внешним и внутренним зацеплением шестерен. Наибольшее распространение имеют насосы с внешним зацеплением шестерен; такие насосы могут быть одно- и двухсекционные.

Схема шестеренного насоса представлена на рисунке 3.2. При вращении ведущей 1 и ведомой 2 шестерни рабочая жидкость из

всасывающей камеры А в полостях впадин зубьев переносится в нагнетательную камеру В.

Рисунок 3.2 – Схема шестеренного насоса Производительность шестеренного насоса может быть определена по

формуле

_D2

Q 2π ^Н bnη k

_z V

, (3.1)

где D_Н – диаметр начальной окружности шестерни; при одинаковых шестернях D_Н равен расстоянию между центрами шестерен;

z – число зубьев; b – ширина зуба;

n – частота вращения;

_V – объемный КПД;

к – поправочный коэффициент, равный 1,1.

В таблице 3.1 приведены основные характеристики некоторых типовых шестеренных насосов.

Таблица 3.1 – Основные параметры шестеренных насосов

Марка насоса	Рабочий объем, см3	Подача, л/мин	Давление нагнетания, МПа	Частота вращения, об/мин	Мощность насоса, кВт	КПД
						объемный	полный
1	2	3	4	5	6	7	8
НШ-10-2	10	17,7	14	1920	5,6	0,9	0,85
НШ-50А-3	49,7	110,4	16	2400	39	0,92	0,82

Окончание таблицы 3.1

1	2	3	4	5	6	7	8
НШ6Т1	6,3	11,3	2,5	2000	0,67	0,92	0,83
НШ6Е-3	6,3	10	16	1920	3,97	0,85	0,75
НШ10Е	10	13,8	10	1500	2,94	0,92	0,82
НШ10Е-2	10	17,7	10	1500	5,52	0,92	0,80
НШ32-У	31,7	47,3	10	1500	10,9	0,92	0,75
НШ32У-2	32	56	14	1920	16,0	0,92	0,80
НШ32-2	32	55,6	14	1920	15,4	0,92	0,80
НШ46-У	45,7	63,1	10	1500	-	0,92	0,80
НШ50У-2	49,1	86,7	14	1920	25,7	0,92	0,83
НШ50-2	50	86,9	14	1920	23,8	0,92	0,83
НШ67	69	96,2	14	1500	26,5	0,92	0,85
НШ100-2	98,8	139	14	1500	37,5	0,94	0,85
НШ250А-2	245	345	14	1500	92,7	0,94	0,85
НШ32-10-2	32/10	55,6/17,7	14	1920	20,2	0,92	0,83
НШ32-32-2	32/32	55,6/55,6	14	1920	30,7	0,92	0,82
НМШ 25	25	31,9	1,6	1500	1,25	0,85	0,70
НМШ 25Р	25	25,5	0,25	1200	1,20	0,86	0,70
НМШ 50	25	31,9	1,6	1500	2,50	0,87	0,70
НМШ80-1	80	163	1,0	2400	4,71	0,88	0,70
НМШ125	63	163	1,6	1500	5,00	0,89	0,70
Ш2-25	-	23,3	1,6	1450	1,3	-	-
Ш3,2-25	-	38,3	0,6	1450	1,0	-	-
Ш5-25	-	60,0	0,4	1450	1,1	-	-
Ш8-25	-	96,7	0,25	1450	1,1	-	-
Ш40-6	-	300	0,4	980	5,5	-	-
Ш80-6	-	600	0,25;0,3	980	7;7,5	-	-
ШГ2-25	-	23,3	0,6	1450	0,75	-	-
ШГ8-25	-	96,7	1,0	1450	2,7	-	-
ШГ20-25	-	233	1,0	1450	7,2	-	-
ШФ2-25	-	23,3	1,4	1430	1,2	-	-
ШФ5-25	-	60	0,4	1430	1,1	-	-
ШФ8-25	-	96,7	0,3;0,6	1430	1,2;2,0	-	-
ШФ20-25	-	275	0,6	1430	6,0	-	-
БГ11-22А	11,2	12,3	2,5	1450	1,0	0,76	0,54
Г11-22; БГ 11-22	16,0	18	2,5	1450	1,3	0,78	0,56
Г11-23А; БГ11-23А	22,4	26	2,5	1450	1,6	0,8	0,64
Г11-23; БГ11-23	32	38	2,5	1450	2,3	0,82	0,68
Г11-24А; БГ11-24А	40	50	2,5	1450	3,0	0,88	0,72
Г11-24; БГ11-24	56	72	2,5	1450	4,1	0,89	0,74
Г11-25А; БГ11-25А	80	104	2,5	1450	5,8	0,91	0,76
Г11-25; БГ11-25	100	133	2,5	1450	7,2	0,92	0,77

Примечания:

1. Приведенные параметры являются номинальными.

2. Насосы НШ и НМШ предназначены для нагнетания рабочей жидкости в гидравлические системы тракторов, подъемных землеройных, дорожностроительных,

транспортных и других сельскохозяйственных машин. В их числе насосы НШ10-10-2, НШ32-10-2 и НШ32-32-2 двухсекционные; насосы НМШ50 и НМШ125 - двухкамерные.

3. Насосы Ш предназначены для подачи масла, нефти, мазута, дизельного топлива; насосы ШГ – для подачи парафина, нефти, мазута температурой менее 100 ⁰ С и до 610^-4 м²/с; насосы ШФ предназначены для подачи масла, нефти, дизельного топлива температурой до 90⁰ С.

4. Насосы Г11-2 и БГ11-2 используются в системе станочных гидроприводов.

3. Пластинчатые насосы

Пластинчатые насосы, применяемые в гидроприводах, разделяют на насосы одно-, двух- и многократного действия. В насосах однократного действия жидкость вытесняется из рабочей камеры один раз за один оборот ротора, в насосах двукратного действия – 2 раза, а в насосах многократного действия – несколько раз [3].

На рисунке 3.3 приведена простейшая схема пластинчатого насоса однократного действия.

Рисунок 3.3 – Схема пластинчатого насоса однократного действия:

1 – ротор; 2 – приводной вал; 3 – пластины; 4 – статор; 5 – распределительный диск; 6, 8 – окна; 7 – гидролиния всасывания; 9 – гидролиния нагнетания;

10 – уплотнительные перемычки

Схема насоса однократного действия приведена на рисунке 3.3. Насос состоит из ротора 1, установленного на приводном валу 2, опоры которого размещены в корпусе насоса. В роторе имеются радиальные или расположенные под углом к радиусу пазы, в которые вставлены пластины 3. Статор 4 по отношению к ротору расположен с эксцентриситетом е. К торцам статора и ротора с малым зазором (0,02 ÷ 0,03 мм) прилегают торцевые распределительные диски 5 с серповидными окнами. Окно 6 каналами в корпусе насоса соединено с гидролинией всасывания 7, а окно 8 – с напорной гидролинией 9. Между окнами имеются уплотнительные перемычки 10, обеспечивающие герметизацию зон всасывания и нагнетания. Центральный угол ε, образованный этими перемычками, больше угла β между двумя соседними пластинами.

При вращении ротора пластины под действием центробежной силы, пружин или под давлением жидкости, подводимой под их торцы, выдвигаются из пазов и прижимаются к внутренней поверхности статора. Благодаря эксцентриситету объем рабочих камер вначале увеличивается – происходит всасывание, а затем уменьшается – происходит нагнетание. Жидкость из линии всасывания через окна распределительных дисков вначале поступает в рабочие камеры, а затем через другие окна вытесняется из них в напорную линию.

При изменении эксцентриситета е изменяется подача насоса. Если

е = 0 (ротор и статор расположены соосно), пластины не будут совершать возвратно-поступательных движений, объем рабочих камер не будет изменяться, и, следовательно, подача насоса будет равна нулю. При перемене эксцентриситета с + е на – е изменяется направление потока рабочей жидкости (линия 7 становится нагнетательной, а линия 9 – всасывающей). Таким образом, пластинчатые насосы однократного действия в принципе регулируемые и реверсируемые.

Подачу пластинчатого насоса однократного действия определяют по формуле

Q η

^⎡2πr e 

^{δz ⎤b 2en} , (3.2)

О _⎢⎣

cosα ^⎥_⎦

где _О – объемный КПД, принимаемый в пределах 0,75 0,98; r – радиус внутренней поверхности статора;

e – величина эксцентриситета;

δ – толщина одной пластины; z – число пластин;

– угол наклона одной пластины (обычно α = 0 ÷ 15 °);

b – ширина пластин в осевом направлении; n – частота вращения.

В насосах двойного действия (рисунок 3.4) ротор 1 и 2 статор сосны. Эти насосы имеют по две симметрично расположенные полости всасывания и полости нагнетания. Такое расположение зон уравновешивает силы, действующие со стороны рабочей жидкости, разгружает приводной вал 2, который будет нагружен только крутящим моментом. Для большей уравновешенности число пластин 3 в насосах двойного действия принимается четным. Торцевые распределительные диски 5 имеют четыре окна. Два окна 6 каналами в корпусе насоса соединяются с гидролинией всасывания 7, другие два 8 – с напорной гидролинией 9. Так же как и в насосах однократного действия, между окнами имеются уплотнительные перемычки 10. Для герметизации зон всасывания и нагнетания должно быть соблюдено условие, при котором ε > β [3].

Рисунок 3.4 – Схема пластинчатого насоса двойного действия:

1 – ротор; 2 – приводной вал; 3 – пластины; 4 – статор; 5 – распределительный диск; 6, 8 – окна; 7 – гидролиния всасывания; 9 – гидролиния нагнетания;

10 – уплотнительные перемычки

Профиль внутренней поверхности статора выполнен из дуг радиусами R₁ и R₂. Пазы для пластин в роторе могут иметь радиальное расположение под углом 7 ÷ 15 ° к радиусу, что уменьшает трение и исключает заклинивание пластин. Насосы с радиальным расположением пластин могут быть реверсивными.

Подачу пластинчатого насоса двойного действия определяют по формуле

Q 2η

^⎡2πR ² R ² ^{R1 R 2 δz ⎤}bn _{, (3.3)}

О _⎢⎣ 1 2

cosα ^⎥_⎦

где R₁ и R₂ – соответственно большая и малая полуоси внутренней поверхности статора.

Регулирование подачи пластинчатого насоса однократного действия осуществляется за счет изменения величины и знака эксцентриситета.

Число пластин z для наиболее равномерной подачи принимается кратным четырем, чаще всего z = 12.

Возможность регулирования подачи в насосе двукратного действия

исключается.

В таблице 3.2 приведены технические характеристики пластинчатых насосов типа Г11 и БГ11 [14].

Таблица 3.2 – Технические характеристики пластинчатых насосов типа Г11 и БГ11.

Основные параметры	БГ11, БГ11-22А	Г11-22, БГ11-22	Г11-23А, БГ11-23А	Г11-23, БГ11-23	Г11-24А, БГ11-24А	Г11-24, БГ11-24	Г11-25А, БГ11-25А	Г11-25, БГ11-25
Рабочий объем, см3	11	16	22	32	40	56	80	100
Частота вращения вала, об/мин	600	600	600	600	1800	1800	1800	1800
Номинальная подача, л/мин	12,3	18	26	38	50	72	104	133
Номинальное давление, МПа	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5
Объемный КПД	0,76	0,78	0,80	0,82	0,88	0,89	0.91	0.92
Полный КПД	0,54	0,56	0,64	0,68	0,72	0,74	0,76	0,77

В таблице 3.3 приведены технические характеристики пластинчатых нерегулируемых насосов типа Г12 [14].

Таблица 3.3 – Технические характеристики пластинчатых нерегулируемых насосов типа Г12 [14].

Основные параметры	Г12-31 АМ	Г12-31 М	Г12-32 АМ	Г12-32 М	Г12-33 АМ	Г12-33 М	Г12-24 АМ	Г12-24 М	Г12-25 АМ	Г12-25 М	Г12-26 АМ
Рабочий объем, см3	8	12,5	16	25	32	40	63	80	125	160	224
Номинальная подача, л/мин	5	8	12	18	25	35	50	70	100	140	200
Номинальное давление, МПа	6,3	6,3	6,3	6,3	6,3	6,3	6,3	6,3	6,3	6,3	6,3
Объемный КПД	0,73	0,78	0,81	0,85	0,89	0,92	0,89	0,9	0,92	0,93	0,9
Полный КПД	0,55	0,6	0,7	0,76	0,8	0,84	0,8	0,82	0,85	0,86	0,9

В таблице 3.4 приведены технические характеристики пластинчатых нерегулируемых насосов типа БГ12 [14].

Таблица 3.4 – Технические характеристики пластинчатых нерегулируемых насосов типа БГ12.

Основные параметры	БГ12-21АМ	БГ12-21М	БГ12-22АМ	БГ12-22М	БГ12-23АМ	БГ12-23М	БГ12-24АМ	БГ12-24М	БГ12-25АМ
Рабочий объем, см3	5	8	12,5	16	20	25	45	56	80
Номинальная подача, л/мин	5,4	9	14,6	19,4	25,5	33	56	74	102
Номинальное давление, МПа	12,5	12,5	12,5	12,5	12,5	12,5	12,5	12,5	12,5
Объемный КПД	0,72	0,75	0,78	0,81	0,85	0,88	0,83	0,88	0,9
Полный КПД	0,55	0,6	0,66	0,7	0,75	0,8	0,75	0,77	0,85

4. Роторно-поршневые насосы

Роторно-поршневыми называются насосы, в которых вытеснители имеют форму поршней (плунжеров), а рабочие камеры ограничиваются вытеснителями в цилиндрических полостях ротора.

Различают радиальные и аксиальные роторно-поршневые насосы. В радиальных насосах рабочие камеры расположены радиально по

отношению к оси ротора. Если ось вращения ротора параллельна осям рабочих камер, насос называется аксиально-поршневым

1. Радиальные роторно-поршневые насосы

Радиально-поршневые гидромашины применяют при сравнительно высоких давлениях (10 МПа и выше). По принципу действия радиально- поршневые гидромашины делятся на одно-, двух- и многократного действия. В машинах однократного действия за один оборот ротора поршни совершают одно возвратно-поступательное движение. Схема радиально-поршневого насоса однократного действия приведена на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5 – Схема радиально-поршневого насоса однократного действия: 1 – ротор; 2 – ось; 3 – всасывающий канал; 4 – нагнетательный канал; 5 – окна; 6 – цилиндры; 7 – статор; 8 – муфта; 9 – поршни

Рабочими камерами в насосе являются радиально расположенные цилиндры, а вытеснителями – поршни. Ротор (блок цилиндров) 1 на

скользящей посадке установлен на ось 2, которая имеет два канала 3 и 4 (один соединен с гидролинией всасывания, другой – с напорной гидролинией). Каналы имеют окна 5, которыми они могут соединяться с цилиндрами 6. Статор 7 по отношению к ротору располагается с эксцентриситетом.

Ротор вращается от приводного вала через муфту 8. При вращении ротора в направлении, указанном на рисунке 3.5 стрелкой, поршни 9

вначале выдвигаются из цилиндров (происходит всасывание), а затем вдвигаются (нагнетание). Соответственно рабочая жидкость вначале заполняет цилиндры, а затем поршнями вытесняется оттуда в канал 4 и

далее в напорную линию гидросистемы. Поршни выдвигаются и прижимаются к статору центробежной силой или принудительно (пружиной, давлением рабочей жидкости или иным путем).

Радиально-поршневые насосы могут быть регулируемыми и нерегулируемыми. Регулирование подачи, а также реверс осуществляются изменением величины и знака эксцентриситета. Увеличение подачи достигается за счет увеличения числа рядов цилиндров (многорядные

насосы).

Средняя подача нерегулируемого и регулируемого радиально- поршневого насоса определяется соответственно по формулам (3.4), (3.5)

Q η_О

πd²ezmi/2 _{; (3.4)}

Q η_О πd

2

eziu_en/2 _{, (3.5)}

где d – диаметр поршня;

e – эксцентриситет; величина которого находится в пределах

3 10 мм;

u_e = e/e_max – параметр регулирования;

m – число ходов поршня за один оборот вала насоса;

i – число рядов поршня.

Промышленность выпускает регулируемые насосы типа НП, НПД и нерегулируемые – типа Н с давлением до 50 МПа.

Радиально-поршневые насосы имеют четыре модификации по управлению:

• НРР – насосы с ручным управлением нереверсивные;

• НРРШ – насосы с ручным управлением, нереверсивные, с встроенным шестеренным насосом для питания вспомогательных механизмов гидросистемы;

• НРС и 2НРС – насосы со следящим гидравлическим управлением

( НРС – нереверсивные ; 2НРС – реверсивные );

• НРМ и НР4М – насосы с электрогидравлическим механизмом управления на две и четыре подачи (реверсивные);

• НРД – насосы с управлением по давлению (нереверсивные).

В качестве примера рассмотрим расшифровку насоса 2НРС 250Д/20: цифра 2 – реверсивный, радиально-поршневой со следящим гидравлическим управлением; 250 – величина рабочего объема в см³; Д – модернизированный; 20 – номинальное давление в МПа.

В таблице 3.5 приведены основные параметры радиально-поршневых регулируемых насосов типа НР.

Таблица 3.5 – Основные параметры радиально-поршневых регулируемых насосов

Параметр	НРР	НРШ	НРС	НРМ	НР4М	НРМ	НРД
	125А/ 20	250А/ 20	500А/ 20	450/10	224/10	360/1 0	125А/ 20	250А/ 20	500А/ 20
Рабочий объем насоса,	125	250	500	450	224	360	125	250	500
см3:
поршневого
шестеренного	50	100	100	100	50	80	50	100	100
Номинальная подача	100	200	400	400	200	300	46	110	250
насоса, л/мин:
поршневого
шестеренного	35	80	80	80	35	60	35	80	80
Номинальное давление	20	20	20	10	10	10	20	20	20
насоса, МПа:
поршневого
шестеренного	1,6	1,6	1,6	1,6	1,6	1,6	1,6	1,6	1,6
КПД насоса, %:	85	85	87	90	90	90	85	85	87
объемный
полный	77	77	77	85	83	81	77	77	77

В таблице 3.6 приведены основные параметры радиально-поршневых нерегулируемых насосов типа Н.

Таблица 3.6 – Основные параметры радиально-поршневых нерегулируемых насосов

Марка насоса	Подача Q, л/c	Давление P, МПа	Частота вращения n, об/мин	КПД насоса
				объемный О	общий 
Н-400	0,083	20	1450	-	0,58
Н-401	0,3	32	1450	-	0,73
Н-403	0,5	32	1450	-	0,76
Н-450	0,05	50	980	0,70	-
Н-451А	0,083	50	980	0,80	-
Н-451	0,133	50	980	0,80	-
Н-518	14	16	1000	-	-
НП-500	0,027	40	1420	-	-

2. Аксиальные роторно-поршневые насосы

В аксиально-поршневых насосах ось вращения параллельна осям рабочих камер и вытеснителей или составляет с ними угол менее 45 °. Аксиально-поршневые насосы бывают двух типов: с наклонным блоком и с наклонным диском (рисунок 3.6).

Рисунок 3.6 – Схемы аксиально-поршневых гидромашин: а – с наклонным диском; б – с наклонным блоком; 1 – ведущий вал; 2 – диск; 3 – шток; 4 – блок цилиндров; 5 – поршень; 6 – распределитель; 7 – пазы; 8 – шарнир; 9 – шатун

Гидромашина с наклонным диском включает в себя блок цилиндров, ось которого совпадает с осью ведущего вала 1, а под углом а к нему расположена ось диска 2, с которым связаны штоки 3 поршней 5. Ниже

рассмотрена схема работы гидромашины в режиме насоса. Ведущий вал приводит во вращение блок цилиндров.

При повороте блока вокруг оси насоса на 180 ° поршень совершает поступательное движение, выталкивая жидкость из цилиндра. При

дальнейшем повороте на 180 ° поршень совершает ход всасывания. Блок цилиндров своей шлифованной торцовой поверхностью плотно прилегает к тщательно обработанной поверхности неподвижного распределителя 6, в

котором сделаны полукольцевые пазы 7. Один из этих пазов соединен через каналы со всасывающим трубопроводом, другой – с напорным трубопроводом. В блоке цилиндров выполнены отверстия, соединяющие

каждый из цилиндров блока с распределителем. Если в гидромашину через каналы подавать под давлением рабочую жидкость, то, действуя на поршни, она заставляет их совершать возвратно-поступательное движение,

а они, в свою очередь, вращают диск и связанный с ним вал. Таким образом работает аксиально-поршневой гидромотор.

Принцип действия аксиально-поршневого насоса-гидромотора с наклонным блоком цилиндров заключается в следующем. Блок 4

цилиндров с поршнями 5 и шатунами 9 наклонен относительно приводного диска 2 вала 1 на некоторый угол. Блок цилиндров получает вращение от вала через универсальный шарнир 8. При вращении вала

поршни 5 и связанные с ними шатуны 9 начинают совершать возвратно- поступательные движения в цилиндрах блока, который вращается вместе с валом. За время одного оборота блока каждый поршень производит

всасывание и нагнетание рабочей жидкости. Один из пазов 7 в распределителе 6 соединен со всасывающим трубопроводом, другой – с напорным. Объемную подачу аксиально-поршневого насоса с наклонным

блоком цилиндров можно регулировать, изменяя угол наклона оси блока относительно оси вала в пределах 25 °. При соосном расположении блока цилиндров с ведущим валом поршни не перемещаются и объемная подача

насоса равна нулю.

Конструкция нерегулируемого аксиально-поршневого насоса- гидромотора с наклонным диском показана на рисунке 3.7. В корпусе 4 вместе с валом 1 вращается блок 5 цилиндров. Поршни 11 опираются на наклонный диск 3 и благодаря этому совершают возвратно-поступательное движение. Осевые силы давления передаются непосредственно корпусным деталям – передней крышки 2 через люльку 14 и задней крышке 8 корпуса – через башмаки 13 поршней и распределитель 7, представляющие собой гидростатические опоры, успешно работающие при высоких давлениях и скорости скольжения.

Рисунок 3.7 – Аксиально-поршневой нерегулируемый насос- гидромотор с наклонным диском: 1 – вал; 2, 8 – крышки; 3 – наклонный диск;

4 – корпус; 5 – блок цилиндров; 6 – торец блока цилиндров; 7 – распределитель;

9 – окно; 10 – пружина; 11 – поршень; 12 – шлицевое соединение; 13 – башмак;

14 – люлька

В аксиально-поршневом насосе-гидромоторе применена система распределения рабочей жидкости торцового типа, образованная торцом 6 блока цилиндров, на поверхности которого открываются окна 9 цилиндров, и торцом распределителя 7.

Система распределения выполняет несколько функций. Она является упорным подшипником, воспринимающим сумму осевых сил давления от

всех цилиндров; переключателем соединения цилиндров с линиями всасывания и нагнетания рабочей жидкости; вращающимся уплотнением, разобщающим линии всасывания и нагнетания одну от другой и от

окружающих полостей. Поверхности образующие систему распределения, должны быть взаимно центрированы, а одна из них (поверхность блока цилиндров) – иметь небольшую свободу самоориентации для образования

слоя смазки. Эти функции выполняет подвижное эвольвентное шлицевое соединение 12 между блоком цилиндров и валом. Чтобы предотвратить раскрытие стыка системы распределения под действием момента центробежных сил поршней, предусмотрен центральный прижим блока

пружиной 10.

В нерегулируемом аксиально-поршневом насосе-гидромоторе с реверсивным потоком и наклонным блоком цилиндров (рисунок 3.8) ось вращения блока 7 цилиндров наклонена к оси вращения вала 1. В ведущий диск 14 вала заделаны сферические головки 3 шатунов 4, закрепленных также с помощью сферических шарниров 6 в поршнях 13.

Рисунок 3.8 – Аксиально-поршневой нерегулируемый насос-гидромотор с реверсивным потоком и наклонным блоком: 1 – вал; 2- уплотнение;

3 – сферическая головка; 4 – шатун; 5 – юбка поршня; 6 – шарнир; 7 – блок цилиндров;

8 – шип; 9 – крышка; 10, 11 – окно; 12 – пружина; 13 – поршень; 14 - диск

При вращении блока цилиндров и вала вокруг своих осей поршни совершают относительно цилиндров возвратно-поступательное движение. Вал и блок вращаются синхронно с помощью шатунов, которые, проходя поочередно через положение максимального отклонения от оси поршня, прилегают к его юбке 5 и давят на нее. Для этого юбки поршней выполнены длинными, а шатуны снабжены корпусными шейками. Блок цилиндров, вращающийся вокруг центрального шипа 8, расположен по отношению к валу под углом 30 ° и прижат пружиной 12 к распределительному диску (на рисунке не показан), который этим же усилием прижимается к крышке 9.

Рабочая жидкость подводится и отводится через окна 10 и 11 в крышке 9. Поршни, находящиеся в верхней части блока, совершают ход

всасывания рабочей жидкости. В то же время нижние поршни, вытесняя жидкость из цилиндров, совершают ход нагнетания. Манжетное уплотнение 2 в передней крышке гидромашины препятствует утечке масла из нерабочей полости насоса.

Средняя подача аксиально-поршневого насоса с наклонным диском и наклонным блоком определяется, соответственно, по формулам

πd ²

Q 

4

D₁sinγ z nη_{О ; (3.6)}

πd ²

Q 

4

^D2 ^{tgγ z nη}О ^{, (3.7)}

где d – диаметр цилиндра;

D₁ – диаметр окружности, на которой в упорном диске расположены центры шарниров шатунов;

D₂ – диаметр окружности, на которой в роторе расположены оси поршней;

– угол наклона блока цилиндров или диска к оси вращения ротора, = 15 20 °;

z – число поршней (обычно равно 5, 7 или 9);

n – число оборотов ротора;

_О – объемный КПД.

На лесозаготовительных машинах получили распространение аксиально-поршневые насосы серий 210, 310, 207, которые работают при более высоких рабочих давлениях – от 20 до 25 МПа, обеспечивая высокие значения объемного и полного КПД (соответственно 0,97 ÷ 0,98 и 0,94 ÷ 0,95 ). Эти насосы требуют специальных рабочих жидкостей и масел и высокой технической культуры эксплуатации. Выполняют такие насосы с постоянным и переменным рабочим объемом ( регулируемые насосы ) в различном конструктивном исполнении: 210.12.12.00А; 210.12.12.01А; 210.16.12.01; 210.16.12.01А; 210.20.12.20Б; 210.20.12.21; 210.25.12.20Б;

210.25.12.21; 210.25.12.21.

Индексы указанных марок насосов расшифровывают следующим образом: три первые цифры (210) обозначают тип, следующие две (12, 16, 20, 25) – диаметр поршня в мм, третьи две цифры указывают, является ли гидромашина насосом или гидромотором (12 – насос, 11 – насос- гидромотор, 13 – гидромотор), последняя пара цифр определяет исполнение вала (со шпоночным пазом 00 или 20, шлицевым концом 01

или 21 ), буквенные индексы А, Б указывают на материал, из которого изготовлен корпус (А – алюминиевый сплав, Б – чугунный).

В таблицах 3.7, 3.8 и 3.9 приведены технические характеристики аксиально-поршневых насосов, используемых в лесных машинах.

Таблица 3.7 – Техническая характеристика нерегулируемых аксиально-поршневых насосов с постоянным рабочим объемом типа 210

Марка насоса	210.12	210.16	210.20	210.25	210.32
Рабочий объем насоса, см3	11,6	28,1	54,8	107	225
Номинальное давление, развиваемое насосом, МПа	20	16	20	20	20
Максимальное давление, развиваемое насосом, МПа	32	32	32	25	25
Номинальная подача насоса, л/мин	26,4	52,1	78,1	122,0	205,2
Номинальная мощность, кВт	10	15,5	29,5	46,1	77,5
Объемный КПД в номинальном режиме	0,950	0,965	0,950	0,950	0,950
Полный КПД в номинальном режиме	0,905	0,908	0,91	0,915	0,91

Таблица 3.8 – Техническая характеристика аксиально-поршневых насосов типа 310, 313

Марка насоса	310.56	310.12	313.16	313.56	313.112	323.25
Тип насоса	Нерегулируемый		Регулируемый
Номинальное давление, МПа	20	20	16	20	20	20
Максимальное давление, МПа	35	35	25	35	35	32
Рабочий объем, см3	56	112	28,1	16 ÷ 56	31 ÷ 112	12,2 ÷ 10 7
Полный КПД	-	-	0,85	-	-	-
Масса, кг	17	31	20	30	49	280

Таблица 3.9 – Техническая характеристика аксиально-поршневых насосов типа 207, НП

Марка насоса	207.20	207.25	207.32	НП-90	НП-112
Рабочий объем насоса, см3	54,8	107	225	-	-
Номинальное давление, развиваемое насосом, МПа	20	20	20	22,05	25,5
Максимальное давление, развиваемое насосом, МПа	32	32	32	34,3	42
Номинальная подача насоса, л/мин	78,1	122	205,2	119,8	213,12
Номинальная мощность насоса, кВт	29,5	46,1	77,5	53,86	104
Объемный КПД насоса	0,95	0,95	0,95	-	-
Полный КПД насоса	0,91	0,91	0,91	0,88	0,886

5. Гидромоторы

Гидромотор – это объемный гидродвигатель с вращательным движением ведомого звена. В качестве гидромоторов используют объемные роторные насосы, обращенные в гидродвигатели.

Гидромоторы делятся на регулируемые и нерегулируемые.

Если выходное звено гидромотора может вращаться только в одну сторону, такой гидромотор называется реверсивным. В зависимости от способа реверсирования различают гидромоторы:

• с постоянным направлением потока;

• с реверсом потока, когда изменение направления вращения выходного звена происходит за счет изменения направления потока

рабочей жидкости.

В зависимости от назначения гидропривода вращательного движения различают низкомоментные и высокомоментные гидромоторы. Низкомоментные гидромоторы имеют большую частоту вращения, но небольшой крутящий момент: у высокомоментных гидромоторов – большой крутящий момент при небольшой частоте вращения.

В качестве низкомоментных широко используют аксиально- поршневые гидромоторы. Аксиально-поршневые гидромоторы, как и аксиально-поршневые насосы, по конструкции бывают с наклонным блоком и с наклонным диском.

Аксиально-поршневые гидромоторы типа Г15-2 Р выполняются пяти типоразмеров (таблица 3.10). Такие гидромоторы обеспечивают бесступенчатое регулирование скорости и реверсирование при работе на масле с вязкостью от 10 до 220 мм²/с и температуре окружающей среды от 0 до 45 . Эти гидромоторы применяются на стандартном оборудовании.

На лесохозяйственных, сельскохозяйственных машинах и тракторах применяются регулируемые аксиально-поршневые гидромоторы типа МП-

90 и МП-112, которые работают в паре с насосами НП-90 и НП-112 (таблица 3.9), образуя объемный привод.

Таблица 3.10 – Техническая характеристика гидромоторов типа Г15-2 Р

Марка гидромотора	Г15- 21 Р	Г15- 22 Р	Г15- 23 Р	Г15- 24 Р	Г15- 25 Р
Номинальная частота вращения, с-1	16	16	16	16	16
Номинальное давление на входе, МПа	6,3	6,3	6,3	6,3	6,3
Номинальный крутящий момент, Н⋅м	9,6	18,0	34,0	68,0	136
Номинальная эффективная мощность, кВт	0,96	1,7	3,4	6,8	13,6
Полный КПД при номинальных параметрах	0,88	0,89	0,90	0,90	0,90

В качестве низкомоментных гидромоторов применяют шиберные гидромоторы, по своей конструкции аналогичные шиберным (пластинчатым) насосам. Однако эти гидромоторы существенно уступают аксиально-поршневым по экономичности, имея малый общий КПД (0,45 0,65) и малый диапазон регулирования.

В качестве высокомоментных используются радиально-поршневые гидромоторы. Для создания больших крутящих моментов при небольшой частоте вращения применяются гидромоторы типа МР (таблица 3.11). Аксиально-поршневые и радиально-поршневые насосы сложны по конструкции, дорогостоящие и имеют сравнительно низкий моторесурс.

Таблица 3.11 – Технические характеристики гидромоторов МР

Параметр	Типоразмер
	0,16/10	0,25/10	0,4/10	1/10	2,5/10	10/10
Номинальный крутящий момент, Н⋅м	240	380	570	1480	3540	15120
Номинальное давление, МПа	-	-	10	-	-	-
Номинальная частота вращения, об/мин	240	240	192	120	96	37
Рабочий объем, л	0,16	0,25	0,4	1	2,5	10
Объемный КПД	0,91	0,94	0,94	0,94	0,94	0,96
Общий КПД	0,86	0,89	0,85	0,9	0,85	0,91

В системах, где требуется высокая надежность и долговечность при низкой стоимости, применяют шестеренные гидромоторы (таблица 3.12), по конструкции аналогичные шестеренным насосам (отличие состоит лишь в присутствии слива в бак для просочившейся жидкости).

Таблица 3.12 – Технические характеристики гидромоторов ГМШ

Параметр	Типоразмер
	ГМШ-32	ГМШ-50	ГМШ-100
Номинальный перепад давления, МПа	-	14	-
Рабочий объем, см3	32	50	100
Частота вращения, об/мин: номинальная минимальная	- -	1500 750	- -
Номинальный крутящий момент, Н⋅м	59,6	92	180
Полный КПД	-	0,78	0,75
Моторесурс, ч	не менее 3000
Масса, кг	6,8	7,4	17,5

6. Выбор насоса гидропривода

Выбор типа и марки насоса и гидромотора гидропривода обусловлен рядом параметров и показателей. К основным параметрам насосов и гидромоторов относятся:

1. Рабочий объем насоса или мотора – разность наибольшего и наименьшего замкнутого объема за один оборот вала или двойной ход рабочего органа (q, м³/об или см³/об).

2. Номинальное давление (Р_НОМ) – наибольшее манометрическое давление, при котором насос работает в течение установленного срока службы с сохранением параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией.

3. Номинальная подача (для насосов) или расход (для гидромоторов – объем подаваемой или потребляемой рабочей жидкости за единицу времени), Q_НОМ = q·n, м³/с. Это теоретическая подача насоса. Действительная подача всегда меньше теоретической на величину внутренних утечек и величину неполного заполнения жидкостью камер насоса.

4. Номинальное число оборотов – наибольшее число оборотов, при котором насос работает в течение установленного срока службы с сохранением параметров в пределах, установленных нормативно- технической документацией.

5. Номинальная мощность насоса – мощность, потребляемая насосом при нормальных давлении и подаче:

^NНОМ

^Q_НОМ ^P_НОМ . (3.8)

Номинальный крутящий момент на валу гидромотора:

^QНОМ ^PНОМ КР

ω



M

М

, (3.9)

где ω_М – угловая скорость вала гидромотора.

Общий КПД насоса (гидромотора) равен произведению объемного η_О, механического η_М и гидравлического η_Г, КПД:

η_Н η_ОН η_МН η_{ГН ; (3.10)}

η_М η_ОМ η_ММ η_{ГМ . (3.11)}

Для современных насосов объемный и механический КПД находится в пределах 0,92 ÷ 0,96

При выборе насоса развиваемое давление должно быть достаточным для обеспечения необходимого усилия исполнительного органа и

преодоления потерь давления, возникающих в трубопроводах, золотниках, клапанах, дросселях и т.д. Следовательно, давление насоса принимается равным

^P_Н ^P_Р ^_^ΔP , (3.12)

где Р_р – рабочее давление;

_^ΔP – сумма всех потерь давления в системе гидропривода.

Для предварительных расчетов _^ΔP принимается равным

		ΔP 0,1 0,2PР .			(3.13)
При	определении	расхода жидкости	Q,	необходимого	для

перемещения поршня, исходными параметрами являются или скорость

«прямого хода» поршня υ, или время полного хода поршня. При этом под

«прямым ходом» поршня подразумевается ход, при котором жидкость подается в ту полость цилиндра, через которую шток не проходит; под

«обратным ходом» подразумеваем ход, при котором жидкость подается в полость, через которую проходит шток.

Расход жидкости, необходимый для перемещения поршня с заданной

скоростью υ, определяется по формуле

_{Q }πD

2

4

^υ . (3.14)

Если задано время полного хода поршня, то расход жидкости равен

^S⎜^{⎛ }

_{Q  ⎝} Ц Ц

t

_⎟⎞

⎠

, (3.15)

где S – ход поршня;

Ω_ц – площадь сечения цилиндра;

^– площадь сечения цилиндра, уменьшенная на площадь

Ц

сечения штока;

t – время полного хода поршня.

Производительность насоса должна обеспечить необходимый расход для исполнительного силового агрегата и возместить потери (утечки) в зазорах гидроагрегатов. Поэтому при выборе насоса его расход Q_Н предварительно принимается равным

Q_Н 1,05 1,1Q _{. (3.16)}

Полученные значения Р_Н и Q_Н корректируются по номинальному ряду давлений и расхода.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К ГЛАВЕ 3

1.	Назначение насосов в гидроприводе.
2.	В чем отличие насосов от гидромоторов?
3.	Требования к насосам, применяемым в гидроприводе.
4.	Основная классификация насосов.
5.	Принцип работы шестеренного насоса.
6.	Какие насосы находят наибольшее применение	в

лесозаготовительных машинах?

7. Принцип работы пластинчатого насоса.

8. В чем отличие пластинчатого насоса однократного от насоса двукратного действия?

9. В чем отличие регулируемых и нерегулируемых пластинчатых насосов?

10. В чем принципиальное отличие радиальных и аксиальных роторно-поршневых насосов?

11. Как осуществляется регулирование подачи радиально- поршневых насосов?

12. На какие два типа подразделяют аксиально-поршневые насосы, в

чем заключается их принципиальное отличие?

7. В чем заключается отличие низкомоментных и гидромоторов?

8. Какие насосы используют в качестве низкомоментных?

9. Какие насосы используют в качестве высокомоментных?

10. В каких системах применяют шестеренные гидромоторы?

3. РЕГУЛИРУЮЩИЕ И НАПРАВЛЯЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОПРИВОДА

Гидропривод может обеспечить надежное исполнение определенных заданных функций только при условии, если энергия потока жидкости, создаваемая насосом и передаваемая гидродвигателем, будет управляться. Для управления энергией потока жидкости, а следовательно, скоростью движения силового органа станка или машины; контроля за рабочими параметрами гидросистемы; поддержания этих параметров в заданных пределах при разных режимах работы гидропривода; обеспечения надежности и безопасности работы служит контрольно-регулирующая и направляющая аппаратура гидропривода.

По принципу действия все устройства управления и контроля гидропривода делятся на два вида: устройства с геометрическими

характеристиками, не зависимыми от параметров потока жидкости, и устройства, геометрические характеристики которых зависят от параметров потока. При этом под геометрическими характеристиками

понимаются размеры рабочих окон, через которые проходит жидкость.

В зависимости от степени открытия рабочего проходного сечения гидроаппаратура подразделяется на регулирующую и направляющую.

Регулирующая гидроаппаратура изменяет давление, расход и направление потока рабочей жидкости за счет частичного открытия рабочего проходного сечения.

Направляющая гидроаппаратура предназначена лишь для изменения направления потока рабочей жидкости за счет полного открытия или закрытия рабочего проходного сечения.

К регулирующей гидроаппаратуре относят:

• гидроклапаны давления, предназначенные для регулирования давления рабочей жидкости (напорные, редукционные);

• гидроклапаны, управляющие потоком рабочей жидкости

(делители, сумматоры потоков, обратные клапаны, гидрозамки и др.).

1. Регуляторы давления

Регуляторами давления называются устройства, предназначенные для поддержания заданного давления рабочей жидкости в любой точке гидропривода. Регуляторы давления предохраняют гидропривод от перегрузок и могут быть использованы для разгрузки насоса в определенной части рабочего цикла.

Для предохранения гидросистемы от перегрузок, а также от недопустимо высоких давлений жидкости служат предохранительные клапаны. Причиной повышения давления в гидроприводе может быть неисправность отдельного элемента гидропривода, засорение трубопровода, возросшее сопротивление на выходном звене, резкое увеличение сопротивления силового органа механизма или машины.

В случае превышения давления клапан открывается для слива рабочей жидкости, а при восстановлении первоначального давления –

закрывается.

В качестве регуляторов давления используются напорные предохранительные и редукционные клапаны.

1. Предохранительные клапаны

По конструкции предохранительные клапаны делятся на шариковые, конические и плунжерные (золотниковые). Предохранительные клапаны подразделяются на две группы: прямого действия и непрямого действия.

В гидроклапанах прямого действия величина открытия рабочего проходного сечения изменяется в результате непосредственного

воздействия потока рабочей жидкости на запорно-регулирующий элемент.

В гидроклапанах непрямого действия поток сначала воздействует на вспомогательный запорно-регулирующий элемент, перемещение которого вызывает изменение положения основного запорно-регулирующего элемента этого клапана.

На рисунке 4.1 представлены принципиальные схемы предохранительных клапанов прямого действия с шариковым, конусным,

плунжерным и тарельчатым запорно-регулирующими элементами.

Клапан состоит из запорно-регулирующего элемента 1 (шарика, конуса и т.д.), пружины 2, натяжение которой можно изменять регулировочным винтом 3. Отверстие 5 корпуса 4 соединяется с линией высокого давления, а отверстие 6 – со сливной линией. Часть корпуса, с которой запорно-регулирующий элемент клапана приходит в соприкосновение, называется седлом (посадочным местом).

При установке клапана в гидросистему пружина 2 настраивается так, чтобы создаваемое ею давление было больше рабочего, тогда запорно-

регулирующий элемент будет прижат к седлу, а линия слива будет отделена от линии высоко давления. При повышении давления в подводимом потоке сверх регламентированного запорно-регулирующий

элемент клапана перемещается вверх, преодолевая усилие пружины, рабочее проходное сечение клапана открывается, и гидролиния высокого давления соединяется со сливной.

Рисунок 4.1 – Принципиальные схемы напорных клапанов с запорно- регулирующими элементами: а – с шариковым; б – с конусным;

в – с золотниковым; г – с тарельчатым; 1 – запорно-регулирующий элемент;

2 – пружина; 3 – регулировочный винт; 4 – корпус; 5 – напорное отверстие корпуса; 6 – сливное отверстие корпуса; 7 – камера демпфера; 8 – плунжер; 9 – калибровочное отверстие

Вся рабочая жидкость идет через клапан на слив. Как только давление в напорной гидролинии упадет, клапан закроется, и если причина, вызвавшая повышение давления, не будет устранена, процесс повторится.

В процессе работы клапана возникает вибрация запорно- регулирующего элемента, сопровождаемая ударами о седло и колебаниями давления в системе. Вибрация и удары могут служить причиной износа и потери герметичности клапанов.

Для уменьшения силы удара и частоты колебаний клапана о седло применяют специальные гидравлические демпферы (рисунок 4.1 б, г).

Устройство состоит из камеры 7, в которой перемещается плунжер 8. Камера заполнена жидкостью. С линией слива эта камера соединяется тонким калибровочным отверстием 9 диаметром 0,8 ÷ 1 мм. При открывании клапана плунжер вытесняет жидкость из камеры демпфера.

Создаваемое при этом гидравлическое сопротивление, пропорциональное скорости движения плунжера, уменьшает частоту колебаний, силу удара запорно-регулирующего элемента и частично устраняет его вибрацию.

Достоинство клапанов прямого действия – высокое быстродействие. Недостаток – увеличение размеров при повышении рабочего давления, а также нестабильность работы.

При конструировании напорных клапанов их габарит и массу можно уменьшить, если применить клапаны непрямого действия (рисунок 4.2).

Рисунок 4.2 – Схема предохранительного клапана непрямого действия:

1 – золотник; 2 – нерегулируемая пружина; 3 – запорно-регулирующий элемент; 4 – пружина; 5 – регулировочный винт; 6, 7, 8 – полости клапана; 9 – капиллярный канал; 10 – напорная гидролиния; 11 – сливная гидролиния; 12 – канал; 13 – кран

Клапан состоит из основного запорно-регулирующего элемента – золотника 1 ступенчатой формы; нерегулируемой пружины 2 и вспомогательного запорно-регулирующего элемента 3 в виде шарикового клапана прямого действия.

Усилие пружины 4 шарикового клапана регулируется винтом 5. Каналами в корпусе клапана полости 7 и 8 соединены с гидролинией 10 высокого давления. Полость 6 соединена с полостью 8 капиллярным

каналом 9 в золотнике. Пружины шарикового клапана 3 настраивается на давление P_К (на 10 ÷ 20% больше максимального рабочего в гидросистеме).

Если при работе машины давление в гидросистеме P_Н < P_К, шариковый клапан закрыт, в полостях 6, 7, 8 устанавливается одинаковое давление P_Н, золотник 1 под воздействием пружины 2 занимает крайнее нижнее положение, а гидролиния высокого давления 10 отделена от гидролинии слива 11 (положение клапана соответствует изображенному на рисунке 4.2).

Изменение давления в гидросистеме вызывает изменение давления в полостях 6, 7, 8 клапана. В тот момент, когда давление P_Н превысит P_К,

шариковый клапан 3 откроется и через него жидкость в небольшом количестве начнет поступать на слив. В капиллярном канале золотника создается течение жидкости с потерей давления на преодоление гидравлических сопротивлений. Вследствие этого давление жидкости в полости 6 станет меньше давления в полостях 7 и 8. Под действием образовавшегося перепада давлений золотник 1 переместится вверх, сжимая пружину и соединяя линию 10 с линией 11. Рабочая жидкость будет поступать на слив, и перегрузки гидросистемы не произойдет. Однако как только линия высокого давления соединится со сливом, давление жидкости в гидросистеме уменьшится до P_Н < P_К, шариковый клапан закроется и течение жидкости по капиллярному каналу прекратится. Давление в полостях 6, 7 и 8 выровняется, и под воздействием пружины 2 золотник возвратится в исходное положение, снова отделив линию высокого давления от слива.

Если причина, вызвавшая повышение давления в гидросистеме, не будет устранена, процесс повторится и золотник в конечном итоге установится на определенной высоте, при которой давление в гидросистеме будет поддерживаться постоянным. Когда клапан находится в работе, золотник совершает колебательные движения. Уменьшению колебаний золотника способствует полость 7, оказывающая на него демпфирующее влияние.

Для разгрузки системы или какого-либо ее участка клапаны непрямого действия могут управляться дистанционно. Для этого полость 6

посредством канала 12 и крана 13 необходимо соединить со сливом. В результате давление в полости 6 резко упадет, золотник 1 поднимется вверх, а линия высокого давления 10 соединится со сливом 11.

По сравнению с клапанами прямого действия клапаны непрямого действия обладают рядом преимуществ:

1. плавность и бесшумность работы;

2. повышенная чувствительность;

3. давление на входе в клапан поддерживается постоянным и не зависит от расхода рабочей жидкости через клапан.

В лесозаготовительной технике большое распространение получили предохранительные клапаны типа 510.32, 510.20. Технические

характеристики предохранительных клапанов типа 510.32, 510.20

приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 – Технические характеристики предохранительных клапанов типа 510.32, 510.20

Параметры			Типоразмер
			510.20	510.32
Условный проход, мм			20	32
Давление на входе, МПа:			40	40
- номинальное
- максимальное			50	50
- минимальное			1	1
Расход рабочей жидкости, л/мин:			250	400
- номинальный
- максимальный			400	600
- минимальный			10	20
Максимальные внутренние номинальном давлении, л/мин	утечки	при	0,14	0,20
Масса, кг			0,3	0,64

В настоящее время в промышленности широко используются напорные клапаны типа Г52. Клапаны работают на минеральном масле вязкостью 10 ÷ 60 мм²/с (10 ÷ 60 cCт) при температуре до 500⁰ С. Рекомендуется масло индустриальное 20 и 30 . Такие клапаны рассчитаны на давление от 5 до 20 МПа. Расход через клапан определяется его типоразмером и находится в пределах от 180 до 600 л/мин.

В таблице 4.2 приведены технические характеристики предохранительных клапанов типа Г52-2 [15].

Таблица 4.2 – Технические характеристики предохранительных клапанов типа Г52-2

Параметры	Типоразмер
	Г52-22	АГ52-22	БГ52-22	ПГ52-22		АПГ52-22	БПГ52-22	Г52-23			АГ52-23	БГ52-23	Г52-22			АГ52-22	БГ52-22	ПГ52-22		АПГ52-22	БПГ52-22
Условный проход, мм	12									16					20
Номинальный расход, л/мин	20									40					80
Номинальное давление, МПа	6,3	10	20	6,3		10	20	6,3			10	20	6,3			10	20	6,3		10	20
Диапазон регулирования давления, МПа	0,3 – 6,3	0,5 – 10	1 – 20	0,3 – 6,3		0,5 – 10	1 – 20	0,3 – 6,3			0,5 – 10	1 – 20	0,3 – 6,3			0,5 – 10	1 – 20	0,3 – 6,3		0,5 – 10	1 – 20
Масса, кг, не более	2,5				2,9				4,6					4,6					4,65

Технические характеристики некоторых предохранительных клапанов непрямого действия типа Г66, предназначенных для работы в гидросистемах стационарных и мобильных машин, приведены в таблице 4.3.

Таблица 4.3 – Технические характеристики предохранительных клапанов типа Г66

Параметры	Типоразмер
	Г66-32	Г66-34	Г66-35	АГ66-32		АГ66-34	АГ66-35	БГ66-32		БГ66-34	БГ66-35	ВГ66-32		ВГ66-34	ВГ66-35	ДГ66-32		ДГ66-34	ДГ66-35
Условный проход, мм	10	20	32	10		20	32	10		20	32	10		20	32	10		20	32
Номинальный расход, л/мин	32	125	200	32		125	200	32		125	200	32		125	200	32		125	200
Номинальное давление, МПа	2,5				1,0				6,3				10,0				20,0
Диапазон регулирования давления, МПа	0,4 – 2,8				0,3 – 1,2				0,6 – 7,0				1,2 – 11,2				4,0 – 23,0
Масса, кг, не более	2,7	5,4	8,8	2,7		5,4	8,8	2,7		5,4	8,8	2,7		5,4	8,8	2,7		5,4	8,8

Напорные клапаны могут быть использованы для обеспечения требуемой последовательности включения в работу гидродвигателей. Схема последовательного включения гидродвигателей приведена на рисунке 4.3.

В фиксированном положении гидрораспределителя рабочая жидкость поступает одновременно в обе поршневые полости гидроцилиндра 1, однако первым в движение приходит поршень того гидроцилиндра, напорный клапан 2 у которого настроен на меньшее давление. После того как поршень этого гидроцилиндра завершит движение, давление в гидросистеме начнет повышаться - в результате в движение придет поршень второго гидроцилиндра, напорный клапан у которого настроен на большее давление. После переключения гидрораспределителя в движение придут оба поршня одновременно (при условии равенства сопротивления движению обоих гидроцилиндров).

Рисунок 4.3 – Пример схемы включения напорных клапанов:

1 – гидроцилиндры; 2 – напорные клапаны

2. Редукционные клапаны

Редукционные клапаны предназначены для поддержания заданного более низкого давления рабочей жидкости в отводимом от клапана потоке (по сравнению с давлением подводимого потока). Редукционные клапаны обычно устанавливают в системах, где от одного насоса работают несколько потребителей с разными значениями рабочих давлений.

Редукционный клапан (рисунок 4.4) состоит из запорно- регулирующего элемента 1, прижатого к седлу пружиной 2, сила натяжения которой регулируется винтом 3.

Отверстие 4 корпуса соединяется с гидролинией высокого давления, а отверстие 5 – с гидролинией низкого давления. В исходном положении клапан прижат к седлу, а вход клапана отделен от выхода. При повышении

давления P₁ плунжер поднимается и гидролиния высокого давления соединяется с гидролинией низкого давления. Чем больше давление P₁, тем больше открывается проходное сечение клапана и тем больше становится давление P₂.

Рисунок 4.4 – Схема редукционного клапана: 1 – запорно-регулирующий элемент; 2 – пружина; 3 – регулировочный винт; 4 – напорное отверстие; 5 – сливное отверстие

На рисунке 4.5 приведена схема включения редукционного клапана.

Рисунок 4.5 – Схема включения редукционного клапана: 1 – поворотный гидроцилиндр; 2 – гидроцилиндр; 3, 4 – дроссели; 5 – насос; 6 – предохранительный клапан; 7 – редукционный клапан; 8 – гидрораспределитель

На схеме (рисунок 4.5) поворотным гидроцилиндром 1 осуществляется прижим бревна к подстопному месту при пилении, а гидроцилиндром 2 – опускание и подъем пилы. Скорость подъема и опускания пилы регулируется дросселями 3, 4. Гидросистема питается от одного насоса 5, который развивает постоянное давление P_К, определяемое настройкой предохранительного клапана 6. Участок гидросистемы с поворотным гидроцилиндром работает на давлении P₂ < P_К. Для понижения давления в гидросистему включен редукционный клапан 7, настроенный на давление P₂. При составлении гидросхемы и при монтаже гидроаппаратуры нужно помнить, что редукционный клапан пропускает рабочую жидкость только в одном направлении. Поэтому его устанавливают перед гидрораспределителем 8.

В таблице 4.4 приведены технические характеристики распространенных редукционных клапанов непрямого действия типа Г57 [15].

Таблица 4.4 – Техническая характеристика редукционных клапанов типа Г57

Параметр	Марка клапана
	Г57-22, ПГ57-22	Г57-23	Г57-24, ПГ57-24	ПГ57-14	Г57-25, ПГ57-25
Условный проход, мм	10	16	20	20	32
Номинальный расход, л/мин	20	40	80	80	160
Давление перед клапаном, МПа: минимальное максимальное	0,8; 1,5 или 2,5 (0,5) 20 (6,3)
Редуцированное давление, МПа	0,3 ÷ 6,3; 1 ÷ 10 или 0,2 ÷ 5; 2 ÷ 20
Масса, кг	2,5	4,6	4,6	4,8	8,4

В таблице 4.5 приведены технические характеристики редукционных клапанов типа КРМ-6/3.

Таблица 4.5 – Техническая характеристика редукционных клапанов типа КРМ-6/3

Параметр	Марка клапана
	КРМ-6/3-В1	КРМ-6/3-В2	КРМ-6/3-В3	КРМ-6/3-В4
1	2	3	4	5
Условный проход, мм	6	6	6	6
Номинальный расход, л/мин	12,5	12,5	12,5	12,5

Окончание таблицы 4.5

1	2	3	4	5
Давление перед клапаном, МПа:	0,5	0,5	1,0	1,0
- минимальное
- максимальное	6,3	10,0	25,0	32,0
Редуцированное давление, МПа	0,3 ÷ 2,0	1,2 ÷ 6,3	2,0 ÷ 20,0	5,0 ÷ 32,0
Масса, кг

В таблице 4.6 приведены технические характеристики редукционных клапанов типа КР (С).

Таблица 4.6 – Техническая характеристика редукционных клапанов типа КР (С)

Параметр	Марка клапана
	КР-12/16	КР С- 12/16	КР-16/16	КР-20 1/ 6	КР С- 20/16	КР-25/16	КР-32 1/ 6	КР С- 32/16
Условный проход, мм
Номинальный расход, л/мин	25	25	40	63	63	100	160	160
Давление перед клапаном, МПа: минимальное максимальное	2,5 16,0
Редуцированное давление, МПа	1,5 ÷ 15,0
Масса, кг	3,3	4,9	6,1	6,1	7,2	9,3	9,3	13,4

2. Регуляторы расхода рабочей жидкости

Регуляторы расхода предназначены для управления расходом жидкости и, следовательно, для регулирования скорости движения силового органа машины или механизма. Применение регуляторов расхода во многих случаях позволяет заменить сложные регулируемые насосы более простыми и дешевыми нерегулируемыми.

К регуляторам расхода относятся: обратные клапаны; ограничители расхода; делители потока; сумматоры потока; дроссели.

1. Обратные клапаны

Обратным клапаном называется направляющий гидроаппарат, предназначенный для пропускания рабочей жидкости только в одном

направлении. Они могут иметь различные запорно-регулирующие элементы: шариковый, конусный, тарельчатый или плунжерный.

В соответствии со своим назначением обратный клапан должен быть герметичным в закрытом положении, т. е. в исходном положении запорно-

регулирующего элемента. Для достижения абсолютной герметичности в закрытом положении применяют обратные клапаны с двумя или тремя последовательно соединенными запорно-регулирующими элементами.

Пружина обратных клапанов нерегулируемая, ее сила натяжения должна обеспечивать лишь преодоление сил трения и инерцию, а также быстрое возвращение в исходное положение запорно-регулирующего

элемента.

На рисунке 4.6 представлена принципиальная схема обратного клапана типа Г-51.

Рисунок 4.6 – Схема обратного клапана типа Г51: 1 – входное отверстие; 2 – седло; 3 – выходное отверстие; 4 – пружина; 5 – запорно-регулирующий элемент

Обратный клапан Г51 (рисунок 4.6) имеет конусный запорно- регулирующий элемент 5. При подводе рабочей жидкости к отверстию 1 запорно-регулирующий элемент 5 поднимается над седлом 2, преодолевая силу натяжения пружины 4. Жидкость свободно проходит к отверстию 3. При изменении направления потока рабочей жидкости запорно- регулирующий элемент 5 прижат к седлу и блокирует отверстие 1

В гидроприводах обратные клапаны применяют как подпорные для создания нерегулируемого противодавления в сливной линии гидродвигателя; для блокировки от самопроизвольного опускания поршня при вертикальном расположении гидроцилиндра и при выключенном приводе; для неуправляемого пропуска рабочей жидкости в одном

направлении и управляемого – в другом; в целях исключения слива жидкости из гидросистемы при выключенном приводе и т.д. Как конструктивный элемент обратный клапан включен в конструкцию разделительных панелей типа Г53, напорных клапанов типа Г66, дросселей и регуляторов расхода (типа ДК, Г55-3 и Г55-6), в золотники с гидравлическим управлением, в насосы и гидравлические двигатели, в гидрозамки и др.

В таблице 4.7 приведены технические характеристики обратных клапанов типа Г51.

Г51

Таблица 4.7 – Техническая характеристика обратных клапанов типа

Параметры	Марка клапана
	Г51-31	Г51-32	Г51-33	Г51-34	Г51-35	Г51-36	Г51-37
Условный проход, мм	8	10	16	20	32	40	50
Рабочее давление, МПа: номинальное максимальное	20 22
Расход жидкости, л/мин.:	16	32	63	125	250	500	800
- номинальный
- максимальный	25	50	100	160	280	550	900
Масса, кг	1,2	1,2	1,6	1,6	5,5	14	33

В таблице 4.8 приведены технические характеристики обратных клапанов типа КОВ.

КОВ

Таблица 4.8 – Техническая характеристика обратных клапанов типа

Параметр	Типоразмер
	КОВ-10/3С	КОВ-20/3С	КОВ-10/3Т	КОВ-20/3Т	КОВ-32/3Т
Условный проход, мм	10	20	10	20	32
Давление на входе, МПа: номинальное максимальное минимальное	32 35 0,15±10 %
Расход рабочей жидкости, л/мин.: номинальный максимальный	32 50	125 160	32 50	125 160	320 350
Масса, кг, не более	2,5	4,0	2,0	3,0	7,0

2. Ограничители расхода

Ограничителем расхода называется клапан, предназначенный для ограничения расхода в гидросистеме или на каком-либо ее участке.

Принципиальная схема ограничителя расхода приведена на рисунке

4.7.

Рисунок 4.7 – Схема ограничителя расхода: 1 – входное отверстие;

2 – калиброванное отверстие; 3 – подвижный поршень; 4 – отверстие дросселя; 5 – выходное отверстие; 6 – пружина; 7 – корпус

Ограничитель расхода состоит из подвижного поршня 3 и нерегулируемой пружины 6, помещенных внутри корпуса 7. В поршне имеется калибровочное отверстие 2 (нерегулируемый дроссель), а в корпусе – окна 4. В сочетании с поршнем 3 окна 4 представляют собой регулируемый дроссель. В исходном положении пружина стремится передвинуть поршень в крайнее левое положение и открыть окна 4. При включении ограничителя расхода в гидросистему жидкость поступает в отверстие 1 и далее проходит через дроссель 2 и окна 4 к отверстию 5. При достижении жидкости через ограничитель расхода у дросселя 2 создается перепад давлений. При увеличении расхода перепад давлений увеличивается и поршень перемещается вправо, частично или полностью перекрывая окна 4. Когда расход в гидросистеме уменьшится, перепад давлений также уменьшится и поршень переместится влево, увеличив открытие окон.

Ограничитель расхода может быть применен в гидросистемах с дроссельным регулированием, когда на исполнительный механизм действуют знакопеременные или изменяющиеся в широких пределах нагрузки (рисунок 4.8).

Рисунок 4.8 – Схема включения ограничителя расхода:

1 – предохранительный клапан; 2 – ограничитель расхода; 3 – гидроцилиндр; 4 – дроссель

В такой гидросистеме в момент, когда вектор силы F совпадет с направлением движения исполнительного механизма, перепад давлений у регулируемого дросселя 4, а следовательно, и расход жидкости через него возрастет. Это вызывает увеличение скорости движения исполнительного механизма.

Для ограничения расхода, а следовательно, и для ограничения скорости движения исполнительного механизма в такой гидросистеме

может быть применен ограничитель расхода 2. При возрастании нагрузки F перепад давлений у дросселя 4 и расход жидкости через него возрастают. Когда расход жидкости в гидросистеме достигает предельного значения,

ограниченного допускаемой скоростью рабочего хода исполнительного механизма, включается в работу ограничитель расхода. В этот момент поршень ограничителя расхода 3 (рисунок 4.7) передвинется вправо и

приоткроет окна 4 (рисунок 4.7) настолько, что перепад давлений у калибровочного отверстия 2 (рисунок 4.7) достигнет предельного значения, при котором расход через ограничитель также станет предельным.

В дальнейшем изменение нагрузки вызывает ответное изменение площади проходного сечения окон 4 (рисунок 4.7) и перепада давлений на них. Однако эти изменения будут такими, что расход через ограничитель, а

следовательно, и скорость движения исполнительного механизма останутся постоянными.

Для того чтобы ограничитель расхода выполнял свое назначение в гидросистеме, его нужно устанавливать на выходе гидродвигателя.

3. Делители (сумматоры) потока

Делителем потока называется клапан соотношения расходов, предназначенный для разделения одного потока рабочей жидкости на два и более равных потока независимо от величины противодавления в каждом из них. Делители потока применяют в гидроприводах машин, в которых требуется обеспечить синхронизацию движения выходных звеньев параллельно работающих гидродвигателей, преодолевающих неодинаковую нагрузку.

Принципиальная схема делителя потока представлена на рисунке 4.9.

Рисунок 4.9 – Схема делителя потока: 1 – нерегулируемый дроссель; 2 – дроссели; 3 – плунжер; 4 – предохранительный клапан

Делитель потока состоит из двух нерегулируемых дросселей 1 и двух дросселей 2, проходные сечения которых могут автоматически изменяться благодаря перемещению плунжера 3. При равенстве нагрузок (F₁ = F₂) и площадей поршней гидроцилиндров давление P₁ = P₂, перепад давлений

∆P = (P₃ – P₄) = 0, плунжер 3 делителя занимает среднее положение, а расходы в обеих линиях одинаковые. Если нагрузка на один из любых гидродвигателей изменится, то под действием возникшего перепада давлений у плунжера делителя он начнет смещаться из среднего положения, изменяя одновременно проходные сечения дросселей 2. Перемещение прекратится, когда давления P₃ и P₄ выровняются. В этом положении плунжера расходы в обеих ветвях будут одинаковыми. Таким образом, поддержание равенства расходов в обеих ветвях осуществляется за счет дросселирования потока в той ветви, где гидродвигатель нагружен меньше.

Делитель потока может также быть и сумматором потока. В этом случае в подводимых к нему двух трубопроводах поддерживается постоянный расход рабочей жидкости.

В таблице 4.9 приведены технические характеристики делителей потока типа КД.

Таблица 4.9 – Технические характеристики делителей потока типа КД

Параметр

Типоразмер

КД- 12/20

КД- 20/20

КД- 32/20

КДС- 12/20

КДС- 20/20

КДС- 32/20

Присоединение

резьбовое

стыковое

Условный проход, мм

12

20

32

12

20

32

Расход на входе

в

16 – 25

55 – 80

130 – 160

16 – 25

55 – 80

130 – 160

делитель, л/мин:

- настройка I

- настройка II

10 – 16

40 – 55

100 – 130

10 – 16

40 – 55

100 – 130

- настройка III

4 – 10

25 – 40

80 – 100

4 – 10

25 – 40

80 – 100

Рабочее давление,

20

МПа:

- номинальное

- наибольшее

22

- наименьшее

1

Наибольший л/мин

расход,

30

90

170

30

90

170

Масса, кг

4,0

5,3

12,0

4,6

7,6

15,0

В таблице 4.10 приведены технические характеристики делителей потока типа МКД.

МКД

Таблица 4.10 – Технические характеристики делителей потока типа

Параметр

Типоразмер

МКД- 12/32

МКД- 20/32

МКД- 32/32

МКДС- 12/32

МКДС- 20/32

МКДС- 32/32

Присоединение

резьбовое

стыковое

Условный проход, мм

12

20

32

12

20

32

Расход на входе

в

16 – 25

55 – 80

130 – 160

16 – 25

55 – 80

130 – 160

делитель, л/мин:

- настройка I

- настройка II

10 – 16

40 – 55

100 – 130

10 – 16

40 – 55

100 – 130

- настройка III

4 – 10

25 – 40

80 – 100

4 – 10

25 – 40

80 – 100

Рабочее давление,

32

МПа:

- номинальное

- наибольшее

33

- наименьшее

1

Масса, кг

4,0

6,0

12,0

4,6

5,6

15,0

4. Гидродроссели и регуляторы потока

Дроссели и регуляторы потока предназначены для регулирования скорости движения выходного звена гидродвигателя. Кроме того, дроссели, как конструктивный элемент, входят в состав другой регулирующей и распределительной аппаратуры.

Дроссели могут быть выполнены по двум принципиальным схемам.

Линейные дроссели – это дроссели, в которых потери давления пропорциональны расходу жидкости. В таких дросселях потери давления определяются потерями давления по длине. Изменяя длину канала, по которому движется жидкость, можно изменить потери давления и расход через дроссель. Примером линейного дросселя служит гидроаппарат с дроссельным каналом (рисунок 4.10).

Рисунок 4.10 – Линейный дроссель: 1 – корпус; 2 – винт

В этом дросселе жидкость движется по винтовой прямоугольной канавке, длину которой можно изменять поворотом винта. Площадь живого сечения и длину канала устанавливают из условия получения в дросселе требуемого перепада давлений и исключения засоряемости канала механическими примесями, содержащимися в рабочей жидкости.

В таких дросселях за счет увеличения длины канала можно увеличить площадь его живого сечения, исключив тем самым засорения

дросселя во время его работы.

Нелинейные дроссели (рисунок 4.11) характеризуются тем, что режим движения жидкости через них турбулентный, а перепад давлений практически пропорционален квадрату расхода жидкости, поэтому такие дроссели часто называют квадратичными. В них потери давления определяются деформацией потока жидкости и вихреобразованиями, вызванными местными сопротивлениями. Изменение перепада давления, а, следовательно, и изменение расхода жидкости через такие дроссели достигается изменением или площади проходного сечения, или числа местных сопротивлений.

Рисунок 4.11 – Принципиальные схемы нелинейных дросселей:

а – игольчатого; б – комбинированного; в – пробкового щелевого; г – пробкового эксцентричного; д – пластинчатого пакетного; е – пластинчатого; 1 – корпус; 2 – игла; 3 – диафрагма; 4 – пробка; 5 – пластина; 6 – втулка

В регулируемых (рисунок 4.11 а, б, в, г) и нерегулируемых (рисунок

11. д, е) нелинейных дросселях длина пути движения жидкости сведена к минимуму, благодаря чему потери давления и расход практически не зависят от вязкости жидкости и изменяются только при изменении площади рабочего проходного сечения. Максимальную площадь устанавливают из условия пропуска заданного расхода жидкости через полностью открытый дроссель, минимальную – из условия исключения засоряемости рабочего окна.

В пластинчатых дросселях (рисунок 4.11 е) сопротивление зависит от диаметра отверстия, которое, однако, можно уменьшить лишь до

определенного предела (d_min ≥ 0,5 мм), ограничиваемого засоряемостью во время работы такого дросселя. Для получения большого сопротивления применяют пакетные дроссели с рядом последовательно соединенных пластин (рисунок 4.11 д). В таких дросселях расстояние между пластинами l должно быть не менее (3 ÷ 5)d, а толщина пластин s не более (0,4 ÷ 0,5)d.

К нелинейным дросселям относятся также и комбинированные дроссели, в которых потери давления по длине и местные потери соизмеримы между собой по величине и в равной мере оказывают влияние на расход жидкости через дроссель (рисунок 4.11 б). На характеристику комбинированных дросселей влияет вязкость рабочих жидкостей. Поэтому такие дроссели целесообразно применять в гидросистемах, в которых температура рабочей жидкости изменяется в небольших пределах.

Важной характеристикой дросселей является их равномерная и устойчивая работа при малых расходах. Однако устойчивая работа

дросселя возможна при уменьшении площади ω до определенного предела, ниже которого расход становится нестабильным. Это объясняется

облитерацией – заращиванием проходного отверстия.

Сущность облитерации заключается в том, что в микронеровностях узких каналов задерживаются и оседают твердые частицы, содержащиеся в рабочей жидкости. Если размеры частиц, загрязняющих жидкость, соизмеримы с размером рабочего окна, то может произойти полное его заращивание и прекращение расхода жидкости через дроссель. При увеличении площади рабочего окна расход жидкости восстанавливается.

Причиной облитерации рабочего окна может быть не только недостаточная очистка рабочей жидкости, но и адсорбция поляризованных молекул рабочей жидкости на стенках щели. Адсорбируемые молекулы образуют многорядный слой, толщина которого может достигать 10 мкм. Этот слой способен сопротивляться значительным нормальным и сдвигающим нагрузкам. В конечном итоге происходит постепенное уменьшение площади живого сечения рабочего окна, а при малых значениях ω и полное его заращивание. Соответственно уменьшается до нуля и расход жидкости через дроссель. При страгивании с места

запорного элемента дросселя адсорбционный слой молекул разрушается, а первоначальный расход восстанавливается.

Поэтому, чтобы добиться малого расхода в ответственных гидросистемах, применяют специальные конструкции дросселей. В таких

дросселях рабочему органу (игле, пробке, диафрагме и т.д.) сообщаются непрерывные вращательные или осциллирующие движения. Благодаря этим движениям на рабочей поверхности проходного окна дросселя не

образуется слоя адсорбированных молекул и не происходит заращивание щели.

Если в дросселе предусмотрена возможность изменения его

гидравлического сопротивления в процессе работы, то такой дроссель называется регулируемым

В таблице 4.11 представлены технические характеристики гидродросселей типа ПГ77-1.

Таблица 4.11 – Технические характеристики гидродросселей типа ПГ77-1

Параметр	Типоразмер
	ПГ77-12	ПГ77-14
Условный проход, мм
Расход масла, Q, л/мин:	20	80
- максимальный
- минимальный	0,06	0,12
Рабочее давление, P, МПа :	20
- номинальное
- минимальное	0,5
Перепад давлений в дросселе , МПа не менее	0,25
Расход масла через полностью закрытый дроссель, л/мин, не более	0,05	0,1
Масса , кг	3,9	6,0

В таблице 4.12 представлены технические характеристики гидродросселей типа ДР.

В таблице 4.13 представлены технические характеристики гидродросселей с обратным клапаном типа ДК.

Таблица 4.12 – Технические характеристики гидродросселей типа ДР

Параметр	Типоразмер
	ДР-12 ДР-С12	ДР-20 ДР-С20	ДР-32 ДР-С32
Условный проход, мм	12	20	32
Расход масла, л/мин:	40	100	250
- максимальный
- номинальный	25	63	160
Рабочее давление, МПа :	32	32	32
- номинальное
- минимальное	0,5	0,2	0,3
Утечка из дренажа, л/мин, не более	0,08	0,12	0,24
Масса, кг	3,0	3,5	6,2
- для дросселей ДР
- для дросселей ДР-С	3,7	4,8	7,2

Таблица 4.13 – Технические характеристики гидродросселей с обратным клапаном типа ДК

Параметр	Типоразмер
	ДК-12 ДК-С12	ДК-20 ДК-С20	ДК-32 ДК-С32
Условный проход, мм	12	20	32
Расход масла, л/мин:	40	100	250
- максимальный
- номинальный	20	63	160
Рабочее давление, МПа :	32	32	32
- номинальное
- минимальное	0,5	0,7	0,7
Утечка из дренажа, л/мин, не более	0,18	0,18	0,24
Масса, кг	5,0	6,8	12,7

В таблице 4.14 представлены технические характеристики гидродросселей типа Г77-2.

Г77-2

Таблица 4.14 – Технические характеристики гидродросселей типа

Параметры	Типоразмер
	Г77-24	Г77-25	Г77-26	Г77-27
Номинальный расход рабочей жидкости, л/мин	70	140	280	560
Номинальное давление, МПа	20
Потеря давления при номинальном расходе через открытый дроссель, МПа, не более	0,2
Масса, кг, не более	3,6	6,5	35,0	59,5

Недостатком дросселей является неравномерность расхода, вызванная изменением перепада давлений у дросселя.

Для частичного или полного устранения неравномерности расхода применяют регуляторы потока, в которых перепад давлений в дросселе ∆P

во время его работы поддерживается примерно постоянным. Конструктивно этот аппарат состоит из последовательно включенных редукционного клапана и дросселя (рисунок 4.12).

Рисунок 4.12 – Схема регулятора потока: 1 – дроссель; 2 – пружина; 3 – редукционный клапан

Конструктивно этот аппарат состоит из последовательно включенных редукционного клапана и дросселя. Расход жидкости через регулятор устанавливается дросселем 1, а постоянство перепада давления на дросселе – редукционным клапаном 2. При увеличении расхода Q через дроссель увеличивается перепад давлений ∆P = P₁ – P₂, который вызывает смещение вверх запорно-регулирующего элемента клапана. Проходное сечение уменьшается, и при этом расход на выходе из регулятора будет уменьшен.

Благодаря постоянству перепада давлений у дросселя расход жидкости через регулятор и скорость движения выходного звена гидродвигателя не изменяются при изменении нагрузки.

При работе гидропривода вследствие изменения коэффициента расхода μ, вызванного колебаниями температуры рабочей жидкости,

расход через регулятор все же изменяется. Для серийных конструкций регуляторов это изменение составляет от 10 до 12 %.

В таблице 4.15 представлены технические характеристики

двухлинейных регуляторов потока типа МПГ55.

Таблица 4.15 – Технические характеристики регуляторов потока типа МПГ55

Параметр	Типоразмер
	ПГ55-12М	2МПГ55-12М	МПГ55-22М (-32М)	МПГ55-14М		2МПГ55-14М	МПГ55-24М (-34М)	МПГ55-15М		МПГ 55-25М
Условный проход, мм	10				20				32
Расход рабочей жидкости,	25	20	25	100		80	100	200		200
л/мин:
- номинальный
- максимальный	32	-	32	120		-	120	240		240
- минимальный	0,1	0,1	0,04	0,25		0,25	0,09	0,04		0,15
Номинальное рабочее давление, МПа	6,3	20	20	6,3		20	20	10		20
Максимальное давление на выходе, МПа	11	20	20	11		20	20	14		20
Расход рабочей жидкости через полностью закрытый дроссель, л/мин, не более	0,06	0,06	0,03	0,12		0,12	0,07	0,2		0,12
Масса, кг	4,5	5,0	4,5	8,0		8,5	8,0	16,0		15,5

В таблице 4.16 представлены технические характеристики регуляторов потока с распределителем и обратным клапаном типа ПГ55.

ПГ55

Таблица 4.16 – Технические характеристики регуляторов потока типа

Параметр	Типоразмер
	ПГ55-22	ПГ55-24	ПГ55-62	ПГ55-72
Условный проход, мм	10	20	10	10
Расход рабочей жидкости, л/мин:	20	80	20	20
- максимальный
- минимальный	0,06	0,12	20	20
Номинальное рабочее давление, МПа	20	20	20	20
Расход рабочей жидкости через полностью закрытый дроссель, л/мин, не более	0,03	0,1	0,08	0,08
Масса, кг	4,5	7,4	6,8	6,8

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ К ГЛАВЕ 4

1. Какая контрольно-регулирующая и направляющая аппаратура служит для управления энергией потока в гидроприводе?

2. Назначение регулирующей гидроаппаратуры.

3. Назначение направляющей гидроаппаратуры.

4. Какая гидроаппаратура относится к регулирующей?

5. Для чего предназначены регуляторы давления?

6. В чем заключается принцип работы предохранительных клапанов?

7. Клапанами какого типа обеспечивается последовательность включения в работу гидродвигателей?

8. Для чего предназначены редукционные клапаны?

9. Какая гидроаппаратура относится к регуляторам расхода?

10. Для чего применяют обратные клапаны?

11. Для чего служит гидродроссель?

12. Каково назначение кранового и золотникового гидродросселя?

13. По каким параметрам выбирается гидроаппаратура?

5. РАСПРЕДЕЛИТЕЛИ ПОТОКА РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ

В целях изменения направления движения потока рабочей жидкости, а также для осуществления реверса рабочего органа станка или механизма, фиксирования гидродвигателя в заданном положении в системе гидропривода используются распределители потока.

При изготовлении гидрораспределителей в качестве конструктивных материалов применяют стальное литье, модифицированный чугун, высоко- и низкоуглеродистые марки сталей, бронзу. Для защиты отдельных элементов распределителей от абразивного износа, поверхности скольжения цементируют, азотируют и т.п.

Размеры и масса гидрораспределителей зависят от расхода жидкости через них, с увеличением которого они увеличиваются.

По способу присоединения к гидросистеме гидрораспределители выпускают в трех исполнениях: резьбового, фланцевого и стыкового присоединения.

Выбор способа присоединения зависит от назначения гидрораспределителя и расхода через него рабочей жидкости.

По конструкции запорно-регулирующего элемента

гидрораспределители подразделяются следующим образом:

Крановые (запорно-регулирующим элементом служит кран). В этих гидрораспределителях изменение направления потока рабочей жидкости достигается поворотом пробки крана, имеющей плоскую, цилиндрическую, коническую или сферическую форму. Крановые гидрораспределители используются чаще всего в качестве вспомогательных в золотниковых распределителях с гидравлическим управлением.

Клапанные (запорно-регулирующим элементом является клапан). В клапанных распределителях изменение направления потока рабочей жидкости осуществляется путем последовательного открытия и закрытия рабочих проходных сечений клапанами (шариковыми, тарельчатыми, конусными и т.д.) различной конструкции.

Золотниковые (запорно-регулирующим элементом является золотник цилиндрической или плоской формы). В золотниковых

гидрораспределителях изменение направления потока рабочей жидкости осуществляется путем осевого смещения запорно-регулирующего элемента.

По числу фиксированных положений золотника гидрораспределители подразделяются: на двухпозиционные, трехпозиционные и многопозиционные.

По управлению гидрораспределители подразделяются на гидроаппараты с ручным, электромагнитным, гидравлическим или электрогидравлическим управлением.

1. Крановые гидрораспределители

В крановых гидрораспределителях изменение направления потока рабочей жидкости достигается поворотом пробки, имеющей плоскую, цилиндрическую, сферическую или коническую форму.

На рисунке 5.1 показана схема включения кранового распределителя в системе управления силовым цилиндром. Пробка крана имеет два перпендикулярных, но не пересекающихся отверстия. Она может занимать

два и больше угловых положения.

Герметичность кранового гидрораспределителя обеспечивается за счет притирки пробки к корпусу крана. Для кранов с цилиндрической пробкой зазор между пробкой и корпусом принимают равным 0,01 ÷ 0,02 мм. В этих кранах вследствие износа пробки и корпуса зазор между ними, а следовательно, и утечка рабочей жидкости с течением времени увеличиваются, что является недостатком такого распределителя.

Такого недостатка нет в крановых гидрораспределителях с конической пробкой.

Рисунок 5.1 – Схема включения кранового распределителя Недостатком крановых распределителей является также

необходимость разгрузки пробки от статических сил давления, которые прижимают пробку к одной стороне, увеличивая силу трения и затрудняя поворот пробки вокруг оси. По этой причине крановые гидрораспределители применяют в системах с рабочим давлением до 10 МПа.

Чаще всего крановые гидрораспределители применяют в качестве вспомогательных в золотниковых гидрораспределителях с гидравлическим

управлением.

2. Клапанные распределители

В гидросистемах некоторых машин применяют также клапанные распределители (рисунок 5.2), которые просты в изготовлении и надежны в эксплуатации, а также могут обеспечить высокую герметичность.

Затвора клапанов приводят в действие ручными, механическими и

электротехническими устройствами. Из ручных устройств наиболее распространены клапаны с качающимся рычагом.

В клапанном распределителе (рисунок 5.2 а) в нейтральном

(среднем) положении качающегося рычага 1 оба клапана 2 и 3 находятся в своих гнездах; в этом положении клапанов канал b гидродвигателя

отсоединен как от канала a, связанного с насосом, так и от канала c, связанного с баком. При повороте рычага 1 вправо с гидродвигателем соединяется канал a насоса, при повороте влево – канал c бака.

Рисунок 5.2 – Клапанные гидрораспределители: а, б – с качающимся рычагом; в – с кулачковым приводом; г – с электромагнитным приводом

Схема четырехходового клапанного распределителя представлена на рисунке 5.2 б. При повороте рукоятки 1 перемещается та или другая пара клапанов 2 или 3, обеспечивая подвод (отвод) жидкости к соответствующей полости силового цилиндра 4.

Распространены также клапаны с кулачковым приводом

(рисунок 5.2 в). На валике 3 находятся четыре кулачка 2, соответствующим образом ориентированные один относительно другого. При повороте валика кулачки воздействуют на штоки соответствующего конусного затвора 1, обеспечивая подвод рабочей жидкости в полости илового цилиндра 5 и ее отвод. В положении, показанном на рассматриваемом рисунке, жидкость от канала, связанного с насосом, поступает через открытый (утопленный) затвор 4 в левую полость силового цилиндра 5 и удаляется в бак из правой полости цилиндра через клапан. Остальные два

затвора находятся в своих седлах. При повороте валика вступают в действие эти затворы, обеспечивая подвод жидкости в правую полость цилиндра 5 и отвод ее из левой полости.

На рисунке 5.2 г представлена схема трехпозиционного клапанного

распределителя прямого действия с двумя клапанами 1 и 4, управляемыми электромагнитами 2 и 3. При выключенных электромагнитах оба клапана прижаты пружинами к своим седлам. При этом магистраль нагнетания перекрыта, а полости гидродвигателя соединены со сливом. При включении электромагнита 2 клапан 1, сжимая пружину, переместится в крайнее левое положение и прижмется к левому седлу. В этом положении одна из полостей потребителя соединится с напорной магистралью. При включенном электромагните 3 и выключенном электромагните 2 сработает клапан 4, соединив вторую полость потребителя с магистралью нагнетания.

3. Золотниковые гидрораспределители

В золотниковых гидрораспределителях изменение направления потока рабочей жидкости осуществляется осевым смещением запорно- регулирующего элемента. Золотниковые гидрораспределители просты по устройству, многопозиционны, легко управляются, статически уравновешены от осевых сил давления жидкости. Такие гидрораспределители можно классифицировать по следующим признакам:

• по числу фиксированных положений золотника;

• по числу подводящих линий (ходов);

• по управлению;

• по числу золотников в гидроаппарате.

Принцип работы золотникового гидрораспределителя легко прослеживается на схеме рисунке 5.3.

Поршни золотника (рисунок 5.3 а) перекрывают отверстия 1, 2; поршень гидроцилиндра фиксируется в заданном положении. При положении поршней золотника, изображенного на рисунке 5.3 б, рабочая

жидкость поступает из насоса через отверстия 4, 1 в поршневую полость гидроцилиндра; поршень перемещается вправо. Рабочая жидкость из поршневой части гидроцилиндра через отверстия 2, 5 уходит в бак. При

смене положения поршней золотника (рисунок 5.3 в) поршень гидроцилиндра перемещается влево.

По числу фиксированных положений золотника

гидрораспределители подразделяются на двухпозиционные, трехпозиционные, четырех- и многопозиционные.

Рисунок 5.3 – Принципиальная схема работы золотникового распределителя

По числу подводов (линий, ходов) гидрораспределители могут быть двухходовые (двухлинейные); трехходовые (трехлинейные), четырех- и многоходовые.

В соответствии с этим в обозначениях гидрораспределителей первая цифра говорит о числе подводов. Например, из обозначения гидрораспределителя «4/2» можно понять, что он имеет 4 подвода, т.е. он

четырехходовой (четырехлинейный).

Вторая цифра в обозначении говорит о числе позиций. То же обозначение распределителя «4/2» говорит, что у него две позиции.

Примеры обозначения распределителей приведены на рисунке 5.4.

Рисунок 5.4 – Примеры условных обозначений гидрораспределителей:

а – двухпозиционный двухходовой; б – двухпозиционный трехходовой; в – двухпозиционный четырехходовой; трехпозиционный четырехходовой

Двухходовые распределители являются блокировочными: в одном положении золотника гидрораспределитель пропускает поток рабочей жидкости, в другом – блокирует. Такой распределитель, в частности можно применять для разгрузки насоса и всей гидросистемы от давления.

Трехходовой распределитель может быть использован для управления работой гидроцилиндра одностороннего действия (рисунок 5.5).

Четырехходовые гидрораспределители имеют наибольшее распространение в гидросистемах машин. При помощи таких гидроаппаратов каждая из рабочих полостей гидродвигателя может

попеременно соединяться то с линией нагнетания, то с линией слива. Благодаря такому гидрораспределителю имеется возможность осуществить движение исполнительного механизма в обоих направлениях

под действием рабочей жидкости.

Рисунок 5.5 – Пример схемы включения трехходового гидрораспределителя

Устройство ручного трехпозиционного четырехходового гидрораспределителя представлено на рисунке 5.6.

Рисунок 5.6 – Схема ручного трехпозиционного четырехходового гидрораспределителя: 1 – рукоятка; 2 – ушко; 3 – передняя крышка; 4 – отверстие для отвода рабочей жидкости; 5 – отверстие для подвода рабочей жикости; 6 – корпус; 7 – дренажный канал; 8 – задняя крышка; 9 – фиксатор; 10 – золотник; 11 – серьга

Переключение позиций распределителя осуществляется рукояткой 1, которая при помощи ушка 2 шарнирно присоединяется к золотнику 10. С корпусом 6 рукоятка шарнирно соединена с серьгой 11. Для фиксации каждого положения золотника служит шариковый фиксатор 9, помещенный в задней крышке 8. Утечки жидкости по золотнику со стороны передней крышки 3 исключаются манжетным уплотнением. Рабочая жидкость подводится через отверстие 5, а отводится через отверстие 4. Канал 7 – дренажный, служит для отвода утечек.

Гидрораспределители с ручным управлением применяют в машинах ручного управления, когда продолжительность операций в различные циклы неодинакова (так, гидрораспределитель с ручным управлением применяется на лесном погрузчике: оператор переключает золотник механизма подъема челюстей лесопогрузчика лишь после того, как убедится в том, что пачка деревьев лежит на них).

В гидрораспределителях с электромагнитным управлением переключение золотника происходит при помощи одного или двух электромагнитов толкающего типа.

В гидрораспределителях с гидравлическим управлением переключение золотника происходит при помощи рабочей жидкости.

Технические характеристики гидрораспределителей золотникового типа приведены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 – Техническая характеристика золотниковых гидрораспределителей

Тип	Условный проход, мм	Номинальное давление, МПа	Номинальный расход, л/мин	Число золотников	Способ разгрузки
Секционные с ручным управлением
Р	20	16	100	1 – 4	через золотник
Р	32	16	250	1 – 4	через золотник
РС	25	20	160	1 – 6	через золотник
Р50	12	16	50	1 – 6	через клапан
Моноблочные с ручным управлением
26.1401	25	14	180	3	через клапан
Р160	25	16	160	3	через клапан
Р500	40	16	500	1	через золотник
Р12	6	16	12,5	1	через золотник
Р80	16	16	80	2 или 3	через клапан
Секционный с гидравлическим управлением
Р50	12	16	50	1 – 6	через клапан
Моноблочные с гидравлическим управлением
ГГ3	32	32	360	3	через золотник
ГГ4	32	32	360	4	через золотник
Секционный с электрогидравлическим управлением
РЭГ50-3	12	16	50	1 – 6	через клапан
Моноблочный с электрогидравлическим управлением
Р80	16	16	80	2	через клапан
Секционный с электрическим управлением
У7510	8	25	25	1 – 7	через клапан

5. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА ГИДРОСИСТЕМ

1. Гидравлические баки и теплообменники

Гидробаки предназначены для питания гидропривода рабочей жидкостью. Кроме того, через гидробак осуществляется теплообмен между рабочей жидкостью и окружающим пространством; в нем происходит выделение из рабочей жидкости воздуха, пеногашение и оседание механических и других примесей.

Рисунок 6.1 – Гидробак: 1 – указатель масла; 2– всасывающая труба; 3 – крышка; 4 – сапун; 5 – глазок; 6 – сливная труба; 7 – фильтр; 8 – сетчатый фильтр; 9 – заливное

отверстие; 10 – магнитная пробка; 11 – крышка для слива рабочей жидкости; 12 – перегородки (успокоители)

Гидробаки изготавливают сварными из листовой стали толщиной 1 ÷ 2 мм или литыми из чугуна. Форма гидробаков чаще всего прямоугольная. Внутри гидробака имеются перегородки 12, которыми всасывающая труба 2 отделена от сливной 6. Кроме того, перегородки удлиняют путь циркуляции рабочей жидкости, благодаря чему улучшаются условия для пеногашения и оседания на дно гидробака примесей, содержащихся в рабочей жидкости. Лучшему выделению воздуха из рабочей жидкости способствует мелкая сетка, поставленная в гидробаке под углом. Для выравнивания уровня жидкости в гидробаке перегородки имеют отверстия на выоте 50 ÷ 100 мм от дна. Заливку рабочей жидкости производят через отверстие 9 с сетчатым фильтром 8, имеющим ячейки размером не более 0,1 х 0,1 мм. Отверстие для заливки закрывают пробкой.

Для контроля уровня рабочей жидкости в гидробаке служат указатель 1 или смотровой глазок 5.

Для выравнивания давления над поверхностью жидкости в баке с атмосферным давлением служит сапун 4. Возможны случаи, когда давление в гидробаке отличается от атмосферного (избыточное давление или вакуум).

Сливную и всасывающую трубы устанавливают на высоте h = (2 ÷ 3)d от дна бака, а концы труб скашивают под углом 45 °. При этом скос сливной трубы направлен к стенке, а всасывающей – от стенки. Такое

расположение концов труб уменьшает смешивание жидкости с воздухом, взмучивание осадков и попадание примесей во всасывающую гидролинию.

В верхней части сливной трубы может быть установлен фильтр. Дно

гидробака имеет отверстие с крышкой 11 для спуска рабочей жидкости, периодической очистки и промывки гидроемкости. На дне также могут быть установлены магнитные пробки 10 для задержания металлических примесей. Крышка 3 бывает съемной. С гидробаком она соединяется через уплотнитель из маслостойкой резины.

Для определения емкости бака выполняется тепловой расчет, целью которого является:

• определение установившейся температуры рабочей жидкости для гидросистем, в которых габариты резервуаров для рабочей жидкости ограничены. При превышении допустимого значения установившейся температуры в гидросистеме предусматривается применение

холодильников. Холодильники применяются также в гидросистемах большой мощности (более 20 ÷ 30 Квт);

• определение минимальной емкости гидробака, при которой установившаяся температура нагрева масла не превышала бы допустимое

значение в гидросистемах, в которых габариты резервуаров для рабочей жидкости не имеют строгих ограничений.

С примером теплового расчета можно ознакомиться в источниках

[3, 8].

На практике при выборе объема бака можно руководствоваться

следующими правилами [6]:

• для стационарных машин, работающих в помещении без искусственного охлаждения, емкость бака принимается равной 2 ÷ 3 - минутной производительности насосов. Значение этой емкости должно быть не менее утроенного объема масла, циркулирующего в гидросистеме;

• для стационарных машин, работающих на открытом воздухе, емкость бака принимается равной не менее минутной производительности насосов и не менее минутного объема масла, циркулирующего в гидросистеме;

• для гидросистем транспортных и передвижных лесных машин, работающих на открытом воздухе, емкость бака принимается равной

0,3 ÷ 1,0 -минутной производительности насосов, но не менее 1,5 ÷ 2,0

объемам масла, циркулирующего в гидросистеме.

В процессе эксплуатации гидропривода температура рабочей жидкости не должна превышать 55 ÷ 60 °С и в отдельных случаях 80 °С. Если поддержание температуры в пределах установленной не может быть обеспечено естественным охлаждением, в гидросистеме устанавливают теплообменники.

В гидроприводах применяют два типа теплообменников: с водяным и воздушным охлаждением.

Теплообменники с водяным охлаждением имеют небольшие

размеры. В отличие от воздушных, они более эффективны, но требуют дополнительного оборудования для подачи охлаждающей жидкости.

Теплообменники с водяным охлаждением целесообразно применять

в гидроприводах стационарных машин, работающих в тяжелых условиях.

Теплообменники с воздушным охлаждением выполняют по типу автомобильных радиаторов или в виде труб, оребренных для увеличения поверхности теплопередачи. Для увеличения эффективности теплопередачи поверхность теплообменника обдувается воздухом от вентилятора.

2. Фильтры

Фильтры служат для очистки рабочей жидкости от содержащихся в ней примесей. Эти примеси состоят из посторонних частиц, попадающих в гидросистему извне (через зазоры в уплотнениях, при заливке и доливке рабочей жидкости в гидробак и т.д.), из продуктов износа гидроагрегата и продуктов окисления рабочей жидкости.

Механические примеси вызывают абразивный износ и приводят к заклиниванию подвижных пар, ухудшают смазку трущихся деталей

гидропривода, снижают химическую стойкость рабочей жидкости, засоряют узкие каналы в регулирующей гидроаппаратуре.

Примеси задерживаются фильтрами (рисунок 6.2), принцип работы

которых основан на пропуске жидкости через фильтрующие элементы (щелевые, сетчатые, пористые) или через силовые поля (сепараторы). В первом случае примеси задерживаются на поверхности или в глубине фильтрующих элементов, во втором рабочая жидкость проходит через искусственно создаваемое магнитное, электрическое, центробежное или гравитационное поле, где происходит оседание примесей.

Рисунок 6.2 – Схема фильтрации рабочей жидкости

По тонкости очистки, т. е. по размеру задерживаемых частиц фильтры делятся на фильтры грубой, нормальной и тонкой очистки.

Фильтры грубой очистки задерживают частицы размером до 0,1 мм (сетчатые, пластинчатые) и устанавливаются в отверстиях для заливки рабочей жидкости в гидробаки, во всасывающих и напорных гидролиниях

и служат для предварительной очистки.

Фильтры нормальной очистки задерживают частицы от 0,1 до 0,05 мм (сетчатые, пластинчатые, магнитно-сетчатые) и устанавливаются на напорных и сливных гидролиниях.

Фильтры тонкой очистки задерживают частицы размером менее 0,05 мм (картонные, войлочные, керамические), рассчитаны на небольшой расход и устанавливаются в ответвлениях от гидромагистралей.

В зависимости от мест установки фильтров в гидросистеме различают фильтры высокого и фильтры низкого давления.

Последние можно устанавливать только на всасывающих или

сливных гидролиниях.

При выборе схемы установки необходимо учитывать многие факторы:

• источник загрязнений;

• чувствительность элементов гидропривода к загрязнениям;

• режим работы машины;

• рабочее давление;

• регулярность и нерегулярность обслуживания;

• тип рабочей жидкости;

• условия эксплуатации.

На рисунке 6.3 представлены возможные варианты установки фильтров на всасывающей, напорной и сливной гидролиниях.

Рисунок 6.3 – Схемы включения фильтров: а – на всасывающей гидролинии; б – на напорной гидролинии; в – на сливной гидролинии

Установка фильтров на всасывающей гидролинии обеспечивает защиту всех элементов гидросистемы. Недостатки: ухудшатся всасывающая способность насосов и возможно появление кавитации. Дополнительно устанавливают индикатор, выключающий привод насоса совместно с обратным клапаном, включающимся в работу при недопустимом засорении (рисунок 6.3 а).

Установка фильтров на напорной гидролинии обеспечивает защиту всех элементов, кроме насоса. Засорение может вызвать разрушение фильтрующих элементов. Для этого устанавливают предохранительные клапаны (рисунок 6.3 б).

Установка фильтров на сливной гидролинии наиболее распространена, так как фильтры не испытывают высокого давления, не создают дополнительного сопротивления на всасывающей и напорной

гидролинии и задерживают все механические примеси, содержащиеся в рабочей жидкости, возвращающейся в гидробак. Недостаток такой схемы заключается в создании подпора в сливной гидролинии, что не всегда

является желательным.

В таблице 6.1 приведены технические характеристики фильтров очистки рабочей жидкости различного типа.

Таблица 6.1 – Технические характеристики фильтров

Маркировка	Условный проход, мм	Тонкость фильтрации, мкм	Номинальное давление, МПа	Номинальный расход, л/мин	Масса, кг
1	2	3	4	5	6
Напорные типа ФГМ
1ФГМ32-05	12	5	32	15,5	5,0
1ФГМ32-10	12	10	32	40,0	6,5
1ФГМ32-25	12	25	32	40	13,5
1ФГМ32-40	12	40	32	40	19,5
2ФГМ32-05	20	5	32	25	5,0
2ФГМ32-10	20	10	32	80	6,5
2ФГМ32-25	20	25	32	80	13,5
2ФГМ32-40	20	40	32	100	19,5
3ФГМ32-05	32	5	32	63	5,0
3ФГМ32-10	32	10	32	200	6,5
3ФГМ32-25	32	25	32	200	13,5
3ФГМ32-40	32	40	32	250	19,5
4ФГМ32-05	40	5	32	100	5,0
4ФГМ32-10	40	10	32	320	6,5
4ФГМ32-25	40	25	32	320	13,5
4ФГМ32-40	40	40	32	400	19,5
1ФГМ16-05	12	5	16	16	2,0
1ФГМ16-10	12	10	16	40	2,0
1ФГМ16-25	12	25	16	50	2,0
1ФГМ16-40	12	40	16	63	2,0
2ФГМ16-05	20	5	16	16	3,6
2ФГМ16-10	20	10	16	40	3,6
2ФГМ16-25	20	25	16	50	3,6
2ФГМ16-40	20	40	16	63	3,6
Напорные типа НГ
1НГ-16-10	15	10	16	40	4,2
1НГ-16-25	15	25	16	50	4,2
1НГ-16-40	15	40	16	63	4,2
2НГ-16-10	20	10	16	50	5,8
2НГ-16-25	20	25	16	63	5,8
2НГ-16-40	20	40	16	80	5,8
Щелевые типа Г-41
10-80-1	10	80	6,3	10	2,1
10-80-2	10	80	6,3	10	1,5
16-125-1	10	125	6,3	16	2,1
16-125-1	10	125	6,3	16	1,5
16-80-1	16	80	6,3	16	2,2
16-80-2	16	80	6,3	16	1,5
25-125-1	16	125	6,3	25	2,2

Продолжение таблицы 6.1

1	2	3	4	5	6
25-125-2	16	125	6,3	25	1,5
25-80-1	16	80	6,3	25	4,5
25-80-2	16	80	6,3	25	3,2
40-125-1	16	125	6,3	40	4,5
40-125-2	16	125	6,3	40	3,2
40-80-1	20	80	6,3	40	5,1
40-80-2	20	80	6,3	40	3,6
63-125-1	20	125	6,3	63	5,1
63-125-2	20	125	6,3	63	3,6
Сетчатые типа С42-5
0,04 АС42-51	10	40	0,63	4	0,8
0,04 АС42-52	16	40	0,63	8	0,9
0,04 АС42-53	20	40	0,63	16	1,1
0,04 АС42-54	25	40	0,63	32	1,1
0,08 АС42-51	10	80	0,63	8	0,9
0,08 АС42-52	16	80	0,63	16	0,9
0,08 АС42-53	20	80	0,63	32	1,1
0,08 АС42-54	25	80	0,63	63	1,1
0,16 АС42-51	10	160	0,63	16	0,9
0,16 АС42-52	16	160	0,63	32	0,9
0,16 АС42-53	20	160	0,63	63	1,1
0,16 АС42-54	25	160	0,63	100	1,1
0,04 ВС42-51	10	40	0,63	4	0,8
0,04 ВС42-52	16	40	0,63	8	0,8
0,04 ВС42-53	20	40	0,63	16	1,0
0,04 ВС42-54	25	40	0,63	32	1,2
0,08 ВС42-51	10	80	0,63	8	0,8
0,08 ВС42-52	16	80	0,63	16	0,8
0,08 ВС42-53	20	80	0,63	32	1,0
0,08 ВС42-54	25	80	0,63	63	1,2
0,16 ВС42-51	10	160	0,63	16	0,8
0,16 ВС42-52	16	160	0,63	32	0,8
0,16 ВС42-53	20	160	0,63	63	1,0
0,16 ВС42-54	25	160	0,63	100	1,2
Всасывающие сетчатые ОСТ2 С41-2-80
8-80	8	80		2	0,1
8-160	8	160		2,5	0,1
8-80-2	8	80		2	0,1
8-160-2	8	160		2,5	0,1
10-80	10	80		8	0,1
10-80-2	10	80		8	0,1
10-160	10	160		10	0,1
10-160-2	10	160		10	0,1
20-80	20	80		32	0,3
20-80-2	20	80		32	0,3

Окончание таблицы 6.1

1	2	3	4	5	6
20-160	20	160		40	0,3
20-160-2	20	160		40	0,3
40-80	40	80		125	0,5
40-80-2	40	80		125	0,5
40-160	40	160		160	0,5
40-160-2	40	160		160	0,5
80-80	80	80		320	2,2
80-80-2	80	80		320	2,2
80-160	80	160		400	2,2
80-160-2	80	160		400	2,2
Сепараторы магнитные очистительные типа ФММ
ФММ21	16	0,02-1	1,6	8	1,3
ФММ22	20	0,02-1	1,6	12,5	1,7
ФММ23	25	0,02-1	1,6	25	3,0
ФММ24	32	0,02-1	1,6	50	3,8
ФММ25	50	0,02-1	1,6	100	8,3
ФММ26	63	0,02-1	1,6	200	16,0
ФММ27	100	0,02-1	1,6	400	45,0
Сапуны
Сапун 10	10	10		0,025	0,1
Сапун 16	16	10		0,1	0,1
Сапун 20	20	25		0,5	0,1
Линейные
ФЛГ-1		100	20	0,2	0,6
ФЛГ-100/200		100	20	0,2	0,6
Сливные
ЗФС10	32	10		100	6,0
ЗФС25	32	25		160	6,0
ЗФС40	32	40		200	6,0

3. Гидравлические аккумуляторы

Гидравлическим аккумулятором называется гидроемкость, предназначенная для аккумулирования энергии рабочей жидкости, находящейся под давлением, с целью последующего использования этой энергии в гидроприводе. В зависимости от носителя потенциальной энергии гидроаккумуляторы подразделяют на грузовые, пружинные и пневматические (рисунок 6.4).

Рисунок 6.4 – Гидроаккумуляторы: а – грузовой; б – пружинный; в – пневмогидравлический с упругим разделителем

Грузовой аккумулятор (рисунок 6.4 а) состоит из цилиндра 1, плунжера 2 и груза 3 весом 2G. При зарядке плунжер поднимается (происходит увеличение потенциальной энергии), при разрядке – опускается. Давление разрядки постоянно, но громоздкость ограничивает их применение.

Пружинный аккумулятор (рисунок 6.4 б) состоит из цилиндра 2,

поршня 1, пружины 3, помещенной в корпусе 4. Зарядка и разрядка происходит через отверстие 5. Они компактны, но есть недостаток – неравномерность давления в начале и в конце цикла разрядки, малый полезный объем.

Пневмогидравлический аккумулятор (рисунок 6.4 в) с упругим разделителем состоит из баллона 1 и эластичной диафрагмы 2, закрепленной в верхней части аккумулятора. Зарядку газом производят через отверстие 4, а рабочей жидкостью через отверстие 3. Верхняя часть заполняется газом до начального давления P_Н, соответствующего минимальному рабочему P_min в гидросистеме. Рабочая жидкость заполняет нижнюю часть до давления P_max, равного максимальному давлению в гидросистеме. Газ сжимается также до давления P_max. Когда давление в гидросистеме станет меньше P_max, рабочая жидкость вытесняется из

гидроаккумулятора. Кольцо 5 предохраняет диафрагму от продавливания и повреждения. Достоинства: не требует частой подзарядки газом; безынерционен; пригоден к эксплуатации после длительного перерыва в работе и устанавливается в любом положении.

Гидроаккумуляторы поддерживают на заданном уровне давление, компенсируют утечки, сглаживают пульсацию давления, создаваемую насосами, выполняют функцию демпфера, предохраняют систему от

забросов давления, вызванных наездом машин на дорожные препятствия. Также используются для достижения большей скорости холостого хода при совместной работе с насосами.

Пример схемы включения гидроаккумулятора представлен на рисунке 6.5.

Рисунок 6.5 – Схема включения гидроаккумулятора для компенсации утечек: 1 – распределитель; 2 – предохранительный клапан непрямого действия; 3 – дроссель; 4, 8 – обратный клапан; 5 – гидроаккумулятор; 6 – гидроцилиндр;

7 – реле давления

В схеме на рисунке 6.5 гидроаккумулятор 5 выполняет функцию компенсатора утечек и поддерживает постоянным давление в гидроприводе машины для удержания груза. При холостом ходе штока гидроцилиндра насос клапаном 2 разгружен, а требуемое давление в рабочей полости гидроцилиндра 6 поддерживается гидроаккумулятором. Обратный клапан 8 в этой схеме блокирует аккумулятор от линии слива при разгруженном насосе. Распределитель 1 управления клапаном 2 включается от реле давления 7, которое настраивают на рабочее давление. Дроссель 3 служит для регулирования расхода при разрядке аккумулятора.

Зарядка аккумулятора происходит через обратный клапан 4 в процессе выполнения полезной работы гидроцилиндром.

По сравнению с безаккумуляторным рассмотренный гидропривод имеет меньшие габарит, массу и может быть более экономичным, так как

потребляемая насосом мощность будет меньше за счет уменьшения времени работы насоса под нагрузкой.

Технические характеристики гидроаккумуляторов приведены в

таблице 6.2.

Таблица 6.2 – Технические характеристики гидроаккумуляторов

Тип	Номинальное давление, МПа	Вместимость, л	Примечание
150.37.044 – 1	10	0,16	Пружинный
АП60.000 – 01	10	6,3	Пружинный
80 – 4609010	10	0,118	Пружинный
80 – 4609070	10	0,118	Пружинный
АПГ 1.16.000	10	1,0	Мембранный

4. Гидрозамки

Гидрозамком называется направляющий гидроаппарат, предназначенный для пропускания потока рабочей жидкости в одном направлении при отсутствии управляющего воздействия, а при наличии управляющего воздействия – в обоих направлениях.

По числу запорно-регулирующих элементов гидрозамки могут быть одно- и двухсторонними.

Односторонний гидрозамок (рисунок 6.6) имеет толкатель 3,

запорно-регулирующий элемент 1 и нерегулируемую пружину 2, которые образуют подобие обратного клапана. У одностороннего гидрозамка выполнено три подвода, соединенные с тремя полостями гидрозамка А, Б и У. При подаче рабочей жидкости под давлением в полость А (рисунок 6.6 а) открывается запорно-регулирующий элемент 1, и жидкость начинает свободно проходить в полость Б (рисунок 6.6 б). Управляющее воздействие отсутствует, т.е. в полость У давление жидкости не подается.

При подводе рабочей жидкости к полости Б клапан закрыт

(рисунок 6.6 в). Однако если одновременно с этим подвести жидкость к полости У (подать управляющее воздействие), то толкатель 3, перемещаясь вверх, откроет запорно-регулирующий элемент. В этом случае жидкость будет свободно проходить из полости Б в полость А (рисунок 6.6 г), пока будет присутствовать управляющее воздействие в полости У.

Односторонние гидрозамки применяются для блокировки движения выходного звена гидродвигателя в одном направлении. Для блокировки выходного звена в двух направлениях применяются двухсторонние гидрозамки (рисунок 6.7).

Рисунок 6.6 – Схема одностороннего гидрозамка: а – подача рабочей жидкости к полости А; б – течение жидкости из полости А в полость Б; в – подача рабочей жидкости в полость Б; г – течение жидкости из полости Б в полость А при наличии управляющего воздействия

Двухсторонний гидрозамок (рисунок 6.7) имеет в своем корпусе два запорно-регулирующих элемента 1, две нерегулируемые пружины 2, а между ними плавающий толкатель 3 (рисунок 6.7 а). При подводе рабочей жидкости под давлением к каналу А открывается запорно-регулирующий элемент 1, и жидкость свободно поступает в канал В и далее к гидродвигателю (например в поршневую полость гидроцилиндра). Одновременно с этим толкатель 3 гидрозамка перемещается вправо и открывает второй запорно-регулирующий элемент, обеспечивая пропуск жидкости (например, от штоковой полости гидроцилиндра) из канала Г в канал Б и далее в сливную магистраль.

Рисунок 6.7 – Схема двухстороннего гидрозамка: а – нейтральное положение; б – положение толкателя при подводе давления в канал А; в – положение толкателя при подводе давления в канал В

Аналогично гидрозамок работает при реверсе движения выходного звена гидродвигателя. Если жидкость под давлением не подводится ни к одному из каналов (А или В), то рабочие элементы 1 снова занимают положение, указанное на рисунке 6.7 а. Полости гидродвигателя блокируются от слива, тем самым блокируя выходное звено гидродвигателя от перемещений.

При установке гидрозамков необходимо учитывать их конструктивное исполнение (тип), способ нагружения выходного звена гидродвигателя, а также место размещения при этом дросселей с обратными клапанами – до или после гидрозамка. Дроссели с обратными клапанами свободно пропускают поток рабочей жидкости на подъем рабочего органа и ограничивают расход рабочей жидкости и соответственно скорость рабочего органа при его опускании (рисунок 6.8).

Рисунок 6.8 – Схемы установки одностороннего гидрозамка: а – без дросселя с обратным клапаном; б – с дросселем и обратным клапаном

Если в схеме привода гидроцилиндра грузоподъемного механизма с гидрозамком не будет установлен дроссель с обратным клапаном (рисунок

6.8 а), то при перемещении золотника гидрораспределителя в позицию

«опускание» в гидролинии насоса и управления гидрозамком создается давление, достаточное для открытия гидрозамка. После его открытия рабочая жидкость из штоковой полости гидроцилиндра поступает на слив, и шток опускается под действием внешней нагрузки F. При этом скорость перемещения штока гидроцилиндра может превысить скорость, обусловленную подачей насоса. Тогда давление в противоположной (поршневой) полости гидроцилиндра и в гидролинии управления уменьшается, запорный элемент гидрозамка под действием пружины закрывается и движение прекращается. Затем давление в напорной гидролинии и в гидролинии управления снова возрастает, и гидрозамок открывается. Таким образом, происходят прерывистое движение рабочего органа и пульсация давления.

Для исключения этого явления между гидрозамком и гидроцилиндром рекомендуется устанавливать дроссель с обратным

клапаном (рисунок 6.8 б), сопротивление которого при опускании штока создает давление, необходимое для открытия обратного клапана

гидрозамка и поддержания его в том положении.

Давление управления для гидрозамков составляет от 0,02 МПа (минимальное давление срабатывания ненагруженного клапана) до 32 МПа.

В гидросистемах мобильных машин наибольшее применение получили односторонние гидрозамки с коническим запорным элементом, имеющие условный проход 16, 20, 25 и 32 мм.

Технические характеристики односторонних гидрозамков типа КУ

приведены в таблице 6.3.

Таблица 6.3 – Технические характеристики односторонних гидрозамков типа КУ

Параметр	Типоразмер
	М-1КУ12/320	М-2КУ12 3/ 20	М-3КУ12/320	М-4КУ12 3/ 20	М-1КУ20 3/ 20		М-2КУ20/320	М-3КУ20 3/ 20		М-4КУ20/320	М-1КУ32/320			М-2КУ32 3/ 20	М-3КУ32/320	М-4КУ32 3/ 20
Условный проход, мм	10					20							32
Давление нагнетания на входе, МПа: номинальное максимальное	32 35
Давление на сливе, МПа, не более	32
Расход рабочей жидкости, л/мин: номинальный максимальный	40 80					100 400			100 175			250 400
Масса, кг	2,6					8,9			3,9			8,4

Технические характеристики односторонних гидрозамков типа П78 приведены в таблице 6.4.

Таблица 6.4 – Технические характеристики гидрозамков типа П78

Параметр	Типоразмер
	П786Б	П786А	П788Б		П788А
Условный проход, мм	12			8
Максимальное давление нагнетания на входе, МПа:	32
Давление управления, МПа	0,3 – 13			0,2 – 10
Максимальный расход рабочей жидкости, л/мин:	125			25
Масса, кг	2,2	2,0	1,2		1,0

Технические характеристики модульных гидрозамков типа ГЗМ приведены в таблице 6.5.

Таблица 6.5 – Технические характеристики гидрозамков типа ГЗМ

Параметр	Типоразмер
	ГЗМ-6/3	ГЗМ-6/3А	ГЗМ-6/3В	ГЗМ-10
Условный проход, мм	6		10
Давление нагнетания на входе, МПа:	32
- номинальное
- максимальное	35
Максимально допустимое давление на выходе, МПа, не более	32
Расход рабочей жидкости, л/мин:	12,5			63,0
- номинальный
- максимальный	30,0			100,0
Масса, кг	1,08	0,92		2,2