ОБЪЕМНЫЙ ГИДРОПРИВОД

Гидроприводом называют совокупность устройств, предназначенных для приведения в действие машин или механизмов с помощью потока рабочей жидкости.

Различают гидродинамические и объемные гидроприводы.

Основной гидродинамического привода служит гидродинамическая передача, состоя-

щая из лопастного насоса и гидротурбины. Рабочее колесо лопастного насоса соединено с валом приводящего двигателя, а рабочее колесо гидротурбины – с ведомым валом гидропередачи

ичерез него с приводимыми в движение машинами. В этих гидропередачах используется в основном кинетическая энергия потока жидкости. В них кинематические и нагрузочные показатели режима работы взаимосвязаны и не могут рассматриваться раздельно: при увеличении нагрузки на ведомом валу автоматически уменьшается скорость вращения этого вала (при постоянной частоте вращение вала приводящего двигателя) и наоборот.

Влесной и деревообрабатывающей промышленности такие передачи (гидротрансформаторы и гидромуфты) находят применение лишь в некоторых транспортных машинах.

Объемный гидропривод – это совокупность устройств, предназначенных для приведения в движения машин или механизмов с помощью жидкости под давлением.

Вобъемных гидроприводах механическая энергия приводящего двигателя насосом преобразуется в основном в потенциальную энергию давления, которая рабочей жидкостью передается гидродвигателю и реализуется в виде работы, совершаемой выходным звеном этого гидродвигателя. В объемных гидропередачах кинематические и нагрузочные показатели режима работы гидродвигателя могут рассматриваться визуально: кинематическая связь между насосом

игидродвигателем обеспечивается герметичностью системы и практической несжимаемостью рабочей жидкости, и давление, развиваемое насосом, зависит от нагрузки, преодолеваемой выходным звеном гидродвигателя, и от сопротивления гидросистемы перемещению жидкости.

Достоинства объемного гидропривода заключается в том, что он:

1.Имеет меньшую массу и габариты по сравнению с другими приводами (в нем обычно отсутствуют редукторы, муфты, фрикционы, канаты и др.).

2.Его компоновка проста и более совершенна независимо от расположения валов и узлов.

3.Имеет малую инерционность, что обеспечивает долговечность и позволяет осуществлять быстрое реверсирование рабочих движений.

4.Обеспечивает бесступенчатое регулирование скорости движения рабочих органов. Диапазон регулирования 1:1000.

5.Имеет надежное и простое предохранение от перегрузок рабочих органов.

6.В качестве рабочей жидкости применяются минеральные масла, которые обеспечивают смазку деталей гидропривода и повышают их износостойкость.

7.Позволяет преобразовывать движение в возвратно-поступательное и возвратно-поворотное без применения каких-либо механических передач, а также допускает делимость потока рабочей жидкости на части.

8.Предоставляет возможность автоматического регулирования работы механизмов и контроль за рабочим давлением в гидросистеме при помощи простых приборов.

Кнедостаткам объемного гидропривода, ограничивающим его применение, можно отнести следующее:

1.Вязкость применяемой рабочей жидкости зависит от температуры, что приводит к изменению рабочих характеристик гидропривода, а следовательно нарушает работу гидропривода.

2.Объемные потери, возникающие из-за не герметичности элементов гидропривода, снижают КПД привода, влияют на равномерность движения рабочих органов, вызывают загрязнение гидропривода и рабочего места.

3.Высокая точность изготовления многих элементов гидропривода во избежание объемных потерь усложняется их конструкцию и приводит к повышению стоимости гидропривода.

4.Применяемые во многих случаях минеральные рабочие жидкости взрыво- и огнеопасны.

5.Гидропривод не допускает передачи энергии на значительные расстояния из-за больших потерь на преодоление гидравлических сопротивлений и связанного с этим резкого снижения КПД гидросистемы.

1

Объемный гидропривод включает в себя:

1.Объемный насос (или несколько).

2.Объемный гидродвигатель (или несколько).

3.Устройства управления (гидроаппаратура).

4.Вспомогательные устройства.

5.Гидролинии.

Насос служит для преобразования механической энергии в энергию потока рабочей жидкости.

Объемным насосом называют такой насос, в котором рабочая жидкость перемещается путем периодического изменения объема занимаемой ею камеры, попеременно сообщающейся

свходом и выходом насоса.

Вобъемных гидроприводах применяются следующие объемные гидравлические насосы:

1.Поршневые.

2.Плунжерные.

3.Пластинчатые (мембранные).

4.Винтовые.

5.Шестеренные.

6.Роторно-поршневые (радиально-поршневые, аксиально-поршневые).

Гидродвигатель преобразует энергию потока рабочей жидкости, поступающей из насоса, в механическую энергию выходного звена.

Объемным гидродвигателем называется гидравлическая машина, предназначенная для преобразования гидравлической энергии потока рабочей жидкости в механическую энергию движения выходного звена.

Вкачестве объемных гидродвигателей применяют:

1.Гидроцилиндры (с возвратно-поступательным движением выходного звена).

2.Гидромоторы (с вращательным движением выходного звена, ϕ>360 0)

3.Поворотные гидродвигатели (с возвратно-поворотным движением выходного звена,

ϕ<360 0)

Устройства управления предназначены для управления потоком рабочей жидкости или другими устройствами гидропривода.

Под управлением потоком понимается изменение или поддержание на определенном уровне давления и расхода рабочей жидкости в гидросистеме, а также изменение направления движения потока рабочей жидкости.

Кустройствам управления относятся:

1.Гидрораспределители, служащие для изменения направления движения потока рабочей жидкости, обеспечения требуемой последовательности включения в работу гидродвигателей, реверсирования движения их выходных звеньев и т.д.

2.Регуляторы давления (предохранительные, редукционные, перелевные и другие гидроклапаны) предназначенные для регулирования давления рабочей жидкости в гидросистеме.

3.Регуляторы расхода (делители и сумматоры потоков, дроссели, регуляторы потока, направляющие клапаны) с помощью которых управляют расходом потока рабочей жидкости.

4.Гидравлические усилители, необходимые для управления работой насосов, гидродвигателей или других устройств управления посредством рабочей жидкости с одновременным усилением мощности сигнала управления.

Вспомогательные устройства обеспечивают надежную работу всех элементов гидропривода.

Квспомогательным устройствам относятся:

1.Кондиционеры рабочей жидкости (фильтры, теплообменные аппараты и др.).

2.Уплотнители.

3.Демпферные устройства.

4.Гидроемкости (гидробаки, гидравлические аккумуляторы).

5.Реле давления.

6.Измерительная аппаратура и др.

2

Гидролинии предназначены для подачи рабочей жидкости под давлением к выходным звеньям и гидроагрегатам гидропривода в процессе его работы.

Насосы, гидродвигатели, устройства управления и вспомогательные устройства объединяются гидролиниями в единую гидросистему.

Гидролинии могут быть выполнены в виде жестких и гибких труб, рукавов, каналов и соединений.

Взависимости от своего назначения гидролинии подразделяются:

1.Всасывающие, где жидкость движется к насосу.

2.Напорные, где жидкость движется от насоса.

3.Сливные с движением жидкости от гидродвигателя в гидробак.

4.Управления, где жидкость движется к устройству управления и регулирования.

5.Дренажные, по которым отводятся утечки от гидроагрегатов в гидробак.

КЛАССИФИКАЦИЯ ГИДРОПРИВОДОВ ПО РАЗЛИЧНЫМ ПРИЗНАКАМ

I.По способу подачи рабочей жидкости:

1.Насосные (жидкость подается в гидродвигатели объемными гидронасосами).

2.Безнасосные (жидкость подается в гидродвигатели механическим способом и работает по схеме сообщающихся сосудов).

3.Аккумуляторные (жидкость подается в гидродвигатели из гидроаккумуляторов, предварительно заряженных от постороннего источника).

4.Магистральные (жидкость подается в гидродвигатели от спец. магистрали, не входящей в состав этих гидроприводов).

II.По виду движения выходного звена:

1.Возвратно-поступательного движения (в качестве гидродвигателя – гидроцилиндр).

2.Вращательного движения (в качестве гидродвигателя – гидроматор).

3.Возвратно-поворотного движения (в качестве гидродвигателя – поворотные гидродвигатели).

III.По возможности регулирования:

1.Не регулируемые (скорость движения выходного звена гидродвигателя в которых постоянна и не меняется в процессе работы гидропривода).

2.Регулируемые (скорость движения выходного звена гидродвигателя в которых можно применять по требуемому закону).

Регулирование может быть:

1.Ступенчатым.

2.Бесступенчатым, которое в свою очередь бывает:

а) объемное (машинное) – обеспечивается регулируемым насосом или гидромотором; б) дроссельное – обеспечивается при помощи регулирующих устройств управления; в) объемно-дроссельное – обеспечивается сочетанием обоих способов регулирования;

г) изменением скорости двигателя, приводящего в работу насос.

Регулируемый гидропривод также может быть с ручным и автоматическим регулирова-

нием.

В зависимости от задачи регулирования гидропривод может быть:

а) стабилизированным (скорость движения выходного звена гидродвигателя поддерживается постоянной);

б) программный (скорость движения выходного звена гидродвигателя изменяется по заранее заданной программе);

в) следящим (скорость движения выходного звена гидродвигателя изменяется по определенному закону от задающего воздействия, величина которого заранее не известна).

IV. По характеру подсоединений гидролиний:

1.С замкнутой системой циркуляции жидкости, в которых сливная магистраль подсоеди-

нена к входу насоса (отсутствует гидробак).

2.С разомкнутой системой циркуляции жидкости, в которых сливная магистраль сообща-

ется с гидробаком или атмосферой.

3

УСТРОЙСТВО, СОСТАВ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ГИДРОПРИВОДА (ПРИМЕР)

10

11

1.гидробак (открытого типа);

2.всасывающая линия;

3.объемный насос;

4.предохранительный клапан (прямого действия);

5.манометр;

6.напорная магистраль;

7.фильтр;

8.обратный клапан;

9.гидрораспределитель (3-х позиционный, 4-х линейный, ручного управления);

10.гидродвигатель (гидроцилиндр);

11.рабочий инструмент;

12.сливная гидролиния;

13.регулятор потока (расхода);

14.гидрораспределитель (2-х позиционный, 2-х линейный, с ручным управлением);

15.дроссель (регулируемый)

16.теплообменник

4

У С Т Р О Й С Т В А У П Р А В Л Е Н И Я

Гидравлическим аппаратом называют устройство гидропривода, которое выполняет хотя бы одну из функций управления:

1.Изменяет или ограничивает направление потока рабочей жидкости.

2.Открывает или перекрывает поток рабочей жидкости.

3.Изменяет параметры потока (расход или давление) рабочей жидкости или поддерживает их заданное значение.

Гидравлические аппараты делят на 2 группы:

1.Направляющая гидроаппаратура (изменяет или ограничивает направление потока рабочей жидкости, открывает или перекрывает поток рабочей жидкости).

2.Регулирующая гидроаппаратура (изменяет параметры потока рабочей жидкости или поддерживает их заданное значение).

ГИДРОРАСПРЕДЕЛИТЕЛИ

Гидрораспределители – это гидравлические аппараты, которые служат для направления потоков рабочей жидкости (и изменения этих направлений) в двух или более гидролиниях в зависимости от внешнего управляющего воздействия.

Гидрораспределители относятся к группе направляющей гидроаппаратуры.

Основными конструктивными элементами распределителей являются корпус и запор-

но–регулирующий элемент.

Гидрораспределители классифицируют последующимпризнакам:

1.По конструкции запорно–регулирующего элемента:

1)Золотниковые.

2)Крановые.

3)Клапанные.

2.По числу внешних гидролиний:

1)Двухлинейные.

2)Трехлинейные.

3)Четырехлинейные и т.д.

3.По числу фиксированных или характерных позиций запорно–регулирующего элемента:

1)Двухпозиционные.

2)Трехпозиционные.

3)Четырехпозиционные и т.д.

4.По виду управления:

1)С ручным управлением.

2)С механическим управлением.

3)С электрическим управлением.

4)С гидравлическим управлением.

5)С пневматическим управлением.

6)С комбинированным управлением.

5.По способу открытия рабочего проходного сечения:

1)Направляющие.

2)Дросселирующие.

Правила построения условных графических обозначений гидрораспределителей на схемах устанавливает ГОСТ 2.781 – 68.

Вобозначении гидрораспределителя указывают следущие элементы:

1)Позиции запорно–регулирующего элемента.

2)Проходы (каналы).

3)Внешние линии связи, подводимые к распределителю.

4)Элементы управления.

5

Число позиций запорно–регулирующего элемента изображают соответствующим числом квадратов (прямоугольников).

Проходы изображают прямыми линиями со стрелками, показывающими направление потока рабочей жидкости в каждой позиции, места соединения проходов выделяют точками. Закрытый ход изображают тупиковой линией с поперечным отрезком.

Внешние линии связи всегда подводят к исходной позиции.

Чтобы представить принцип работы распределителя в рабочей позиции, необходимо мысленно на схеме передвинуть соответствующий квадрат обозначения на место исходной позиции, оставляя линии связи в прежнем положении.

Тогда истинное направление потока рабочей жидкости укажут проходы рабочей пози-

ции.

Условные обозначения едины для золотниковых, крановых и клапанных распределите-

лей.

Кроме графических обозначений распределителей устанавливают так же цифровые обозначения дробью:

Числитель – число внешних линий распределителя; Знаменатель – число равных позиций.

Направляющие распределители предназначены для изменения направления, пуска или остановки потока рабочей жидкости в зависимости от наличия внешнего управляющего воздействия. При этом параметры потока рабочей жидкости (управление и расход) не изменяются.

Дросселирующие распределители не только изменяют направление потока рабочей жидкости, но и регулируют давление и расход рабочей жидкости в соответствии с изменением внешнего воздействия.

Запорно – регулирующий элемент занимает:

-крайние рабочие положения в направляющем распределителе;

-бесконечное множество промежуточных положений в дросселирующем распределителе.

6

Характеристика сигналов управления дискретная для направляющих и непрерывная для дросселирующих гидрораспределителей.

Золотниковые гидрораспределители

Золотниковые гидрораспределители по конструкции золотника разделяют на распреде-

лители с цилиндрическим и плоским золотником.

Все конструкции золотников изготавливают:

1.С положительным перекрытием.

2.С нулевым перекрытием.

3.С отрицательным перекрытием.

Положительным перекрытием называют такое, когда длина запор-но – регулирующего звена а1 больше длины расточки а2.

t

Однако изготовление золотниковых распределителей с нулевым перекрытием сопряжено с рядом технологических трудностей.

Поэтому, как правило, для регулирующих золотниковых распределителей используют

малое положительное перекрытие.

7

Золотниковые распределители с отрицательным перекрытием применяют сравнительно

редко.

Золотниковый гидрораспределитель с отрицательным перекрытием и его статическая характеристика

Такие золотниковые распределители применяют в следящих системах.

Преимуществом негерметичного золотникового распределителя является большая плавность регулирования, а также свободный перепуск жидкости через щели при нейтральном положении золотника и неработающем гидродвигателе, благодаря чему снижается потребление энергии насосом во время холостого хода гидропередачи.

Преимущества золотниковых гидрораспределителей перед другими типами гидрораспределителей:

1.Разгруженность золотника от усилий, создаваемых давлением рабочей жидкости.

2.Простота осуществления многопозиционности золотника.

3.Малая чувствительность к распределению рабочей жидкости.

4.Простота изготавления.

5.Надежность в работе.

4/3

I

Схема дросселирующего трехпозиционного четырехлинейного (4/3) распределителя с цилиндрическим золотником и с электромагнитнымуправлением

1 – корпус; 2 – втулка с пятью цилиндрическими распределителями с острыми кромками; 3 – цилиндрический золотник с тремя цилиндрическими поясками с острыми кромками

8

Крановые гидрораспределители

Крановые гидрораспределители применяются при небольших расходах и давлениях рабочей жидкости.

В крановых гидрораспределителях запорно – регулирующим элементом является пробка цилиндрического или конусного типа которая совершает поворотное движение относительно своей оси.

3/2

I II

Схема кранового трехлинейного двухпозиционного (3/2) гидрораспределителя с ручным управлением

Клапанные гидрораспределители

Клапанные гидрораспределители по сравнению с золотниковыми имеют более высокую герметичность из-за наличия у них элементов седло – клапана.

По конструкции запорно – регулирующих элементов клапанные гидрораспределители подразделяют на шариковые и конические и могут быть с ручным, электромагнитным, гидравлическим и механическим управлением.

Схема клапанных двухлинейных двухпозиционных (2/2) гидрораспределителей с управлением от толкателя

1 – корпус; 2 – толкатель; 3 – пружина; 4 – шариковый клапан; 5 – конический клапан

9