Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Томский политехнический университет»

П. Я. Крауиньш, С. А. Смайлов, Б. Б. Мойзес

ГИДРАВЛИКА И ГИДРОПРИВОД

Учебное пособие

Издательство ТПУ

Томск 2006

УДК 621.225.5852-82

К

рауиньш П. Я., Смайлов С. А., Мойзес Б. Б. Гидравлика и гидропривод: Учеб. пособие / Том. политехн. ун-т. – Томск, 2006. – 223 с.

В пособии изложены основы гидравлики и основные вопросы гидравлического привода технологического оборудования.

В каждой главе пособия рассматриваются темы, посвященные конкретным задачам привода. Пособие подготовлено на кафедре автоматизации и роботизации в машиностроении, соответствует программе дисциплины и предназначено для студентов Института дистанционного образования государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Томский политехнический университет».

Печатается по постановлению Редакционно-издательского Совета Томского политехнического университета

Рецензенты:

С. А. Ларионов –	кандидат технических наук, доцент кафедры теплогазоснабжения ГОУ ВПО «Томский государственный архитектурно-строительный университет»;
Ю. М. Башлыков –	кандидат технических наук, начальник СКБ ОАО «Томский электромеханический завод»

Темплан 2006

© Томский политехнический университет, 2006

Введение

Гидравлика является основой для создания гидроприводов технологического оборудования.

Широкое использование гидроприводов в технологическом оборудовании определяется рядом их существенных преимуществ перед другими типами приводов, и прежде всего возможностью получения больших усилий и мощностей при ограниченных размерах гидродвигателей. Гидроприводы обеспечивают широкий диапазон бесступенчатого регулирования скорости, возможность работы в динамических режимах с требуемым качеством переходных процессов, защиту системы от перегрузки и точный контроль действующих усилий. С помощью гидроцилиндров удается получить прямолинейное движение без кинематических преобразований, а также обеспечить определенное соотношение скоростей прямого и обратного ходов.

Критический анализ приводов различного типа применительно к конкретным условиям того или иного технологического оборудования позволяет выбрать оптимальное техническое решение. Применение жидкостного энергоносителя (минерального масла) целесообразно лишь в тех случаях, когда преимущества гидропривода имеют решающее значение.

Глава 1. Рабочие жидкости и их основные свойства

Гидропривод– это устройство, предназначенное для приведения в действие оборудования и содержащее в себе источники энергии (например, насосы, аккумуляторы) и потребители энергии (гидравлические двигатели), а также аппаратуру, гидравлические линии (трубопроводы) и рабочую среду (рабочую жидкость).

Жидкость– важнейший элемент, поскольку она является одновременно и рабочим телом, передающим гидравлическую энергию (потому и называют жидкость рабочей), а также смазочным и охлаждающим веществом, и средством удаления продуктов изнашивания трущихся деталей, обеспечивает защиту от коррозии. Таким образом, жидкость в гидроприводе выполняет множество функций, обеспечивающих его работоспособность. Поэтому ошибки в выборе жидкости могут привести к выходу гидропривода из строя и большим экономическим потерям.

С целью обеспечения надежной работы гидрофицированного оборудования рабочие жидкости должны удовлетворять следующим требованиям:

• обладать оптимальным внутренним трением (оптимальной вязкостью); от вязкости зависят объемные и гидравлические потери в гидросистеме и, следовательно, качество ее работы, поэтому оптимальной вязкостью можно назвать такую, которая меняется при изменении температуры и давления незначительно; желательно, чтобы она, вообще, не менялась, была постоянна при любых давлениях и температурах среды;

• иметь хорошие смазывающие свойства; на трущихся поверхностях должна создаваться прочная пленка смазочного материала;

• обладать хорошей антикоррозионной способностью, т. е. не подвергать коррозии не только контактирующие с ней металлы, но и не разрушать материалы уплотнений;

• быть устойчивыми к окислительным процессам, длительно сохранять свои первоначальные свойства; механические примеси и включения не должны выпадать в осадок;

• иметь высокий модуль упругости;

• быть безопасными в эксплуатации (не вредить здоровью человека и быть огнестойкой).

С учетом указанных требований в гидроприводах применяют следующие рабочие жидкости: минеральные масла; синтетические (искусственные) масла; водные эмульсии; жидкие металлы.

Минеральные масла– это жидкости на нефтяной основе, полученные при переработке нефти первоначальной перегонкой. В их состав входят углеводороды различных классов (парафиновые, нафтеновые, ароматические), которые и определяют основные свойства минеральных масел.

Синтетические масла– это жидкости, полученные на основе сложных эфиров фосфорной, адипиновой и других кислот, а также водосодержащие жидкости (водно-гликолевые или водно-глицериновые) и фтор или хлорорганические жидкости.

Водные эмульсии– это смеси типа «масло в воде» или «вода в масле». Эмульсия типа «масло в воде» содержит в воде 2–3 % эмульсола, состоящего из минерального масла, олеиновой кислоты и едкого натра. Эмульсия типа «вода в масле» – это обводненное масло (в нем около 40 % водного состава).

Жидкие металлы. К таким рабочим жидкостям можно отнести, например, эвтектический сплав, состоящий из 77 % натрия и 23 % калия или ртути.

Все эти рабочие жидкости можно оценить, зная их физические свойства (плотность, температурное расширение, сжимаемость жидкости, температуру вспышки, воспламенения и застывания и др.).