Федеральное агенство железнодорожного транспорта РФ
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Дальневосточный государственный университет путей сообщения
Кафедра «Транспортно-технологические комплексы»
Контрольная работа
по дисциплине «Гидравлика и гидропневмопривод, раздел Гидропривод»
ГИДРОСИСТЕМА ОБЪЕМНОГО ПРИВОДА МАШИНЫ-АВТОМАТА С ДВУМЯ МЕХАНИЗМАМИ
Выполнил: студент
Проверил: преподаватель
Содержание
Стр.
Введение 3
1 Обзор и анализ состояния проблемы 4
1.1 Классификация объемных гидроприводов 4
1.2 Элементы гидропривода 4
1.3 Основные требования к качеству гидроприводов 5
1.4 Гидромашины
7
1.5 Шестеренные насосы 8
1.6 Шестеренные гидромоторы
9
1.7 Гидроцилиндры 10
1.8 Гидроаппаратура 11
1.9 Гидродроссели
12
1.10 Гидроклапаны
12
1.11 Гидрораспределители
13
1.12 Гидроаккумуляторы
14
1.13 Кондиционеры рабочей жидкости 16
1.14 Гидропроводы баки 17
2 СОСТАВЛЕНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ ГИДРОСИСТЕМЫ ПРИВОДА 19
2.1 Поиск идей решения поставленной задачи и составление принципиальной схемы 19
2.2 Расчет полезных мощностей исполнительных механизмов 19
2.3 Особенности работы гидропривода 20
3 РАСЧЕТ ГИДРОСИСТЕМЫ ПРИВОДА 22
3.1 Расчет параметров насоса 22
3.1.1 Выбор номинального давления и рабочей жидкости 22
3.1.2 Выбор насоса 22
3.1.3 Предварительный расчет параметров гидроцилиндра 23
3.2 Выбор распределителей 24
3.3 Гидравлический расчет трубопроводов 24
3.4 Выбор фильтров 27
3.5 Расчет потерь давления 27
3.6 Расчет и выбор гидромоторов
31
3.7 Расчет гидроаккумулятора и уточнение параметров насоса 34
3.8 Расчет КПД гидропривода 38
3.9 Определение объема бака 38
3.10 Тепловой расчет гидросистемы 39
Литература 40
Введение
Гидравлические приводы получили широкое распространение для приведения в движение рабочих органов различных машин. Около 70 % строительных, дорожных и землеройных машин оснащены гидроприводами. В машиностроении используют гидравлические приводы в системах автоматического управления рабочими органами машин, работающих по замкнутому технологическому циклу – в цикловых системах управления. К ним относятся системы автоматического управления металлорежущих станков и автоматических линий, роботов-манипуляторов, прессов, подъемно-транспортных, дорожных машин, технологических машин металлургической, пищевой и легкой промышленности и др.
Объемный гидропривод обеспечивает возможность передачи энергии потока жидкости на значительные расстояния. При помощи его особенно просто осуществлять прямолинейные и вращательные движения рабочего исполнительного механизма. Он обеспечивает возможность точного регулирования усилий, скоростей и перемещений исполнительных механизмов, осуществления быстрых переключений. Все эти качества создают благоприятные условия для использования гидропривода при автоматизации работы машин самой различной конструкции. Гидравлический привод имеет малую инерционность в работе, надежно предохраняет машину от перегрузок.
При установке гидроприводов, работающих с давлением 16…20 МПа, взамен механических и электрических общий вес машины уменьшается на 15—20%, при этом значительно сокращается количество быстроизнашивающихся деталей. К основным недостаткам гидропривода относят потери на трение и утечки масла в трубопроводах которые снижают КПД гидросистемы и повышают температуру ее элементов; снижение ресурса и качества работы гидросистемы при попадании в рабочую жидкость воды или воздуха, увеличение затрат на тонкую фильтрацию рабочей жидкости с целью увеличения технического ресурса системы; изменение вязкости минерального масла при его разогреве приводит к изменению пропускной способности гидравлических устройств и, как следствие, – к изменению скорости движения рабочих органов. Существующие недостатки объемного гидропривода сводятся к минимуму за счет применения современного оборудования с проведением качественного и своевременного технического обслуживания и ремонта.
1. Обзор и анализ состояния проблемы
1.1 Классификация объемных гидроприводов
Различают насосный, аккумуляторный и магистральный объемные гидроприводы). В строительно-дорожных и подъемно-транспортных машинах обычно применяется насосный гидропривод – совокупность устройств, в число которых входит один или несколько объемных гидродвигателей, предназначенных для приведения в движение механизмов и машин посредством силового воздействия рабочей жидкости.
По характеру движения выходного звена могут быть гидроприводы поступательного и вращательного движений. В первом случае в качестве гидродвигателя используются гидравлические цилиндры, во втором – гидромоторы.
Гидропривод может быть нерегулируемый и регулируемый. В последнем скорость выходного эвена гидродвигателя может регулироваться по требуемому закону. Различаются дроссельное и объемное регулирования гидропривода. Дроссельное регулирование осуществляется регулирующим гидроаппаратом – дросселем, встроенным в гидропинию гидродвигатсяя. Объемное регулирование производится изменением параметров регулируемых насоса или гидромотора, или обеих гидромашин одновременно. Но способу осуществления регулирование может быть ручное или автоматическое.
По характеру циркуляции рабочей жидкости различается два типа гидроприводов: с замкнутой циркуляцией, в которых рабочая жидкость от гицродвигателя поступает во всасывающую гидролинию насоса и с разомкнутой циркуляцией, в которых рабочая жидкость от гидродвигателя поступает в гидробак.
Кроме классификации, предусмотренной ГОСТом, гидроприводы строительно-дорожных и подъемно-транспортных машин классифицируются также по другим признакам. По числу потоков рабочей жидкости (обычно совпадает с числом автономных насосов) гидроприводы бывают одно-, двух-и трехпоточные; по характеру управления – с ручным, гидравлическим, электрическим и со смешанным управлением, по режиму работы гидродвигагелей – работающие непрерывно (гидропривод транспортеров, элеваторов, роторов и фрез землеройных машин и т.п.) и циклично (гидропривод булъдозеров, скреперов и т.д.); по назначению гидроприводов – для привода основных рабочих органов машин, для управления вспомогательными механизмами, для привода ходовых механизмов.
1.2 Элементы гидропривода
Вне зависимости от сложности и назначения в состав гидропривода входят объемный насос, гиароцилиндры и (или) гидромоторы, гидроаппараты. кондиционеры, гидроемкости и гидролинии.
Гидроаппараты – устройства, предназначенные для изменения или поддержания заданного постоянного давления или расхода рабочей жидкости, либо для изменения направления потока рабочей жидкости. Гидроаппараты делятся на регулирующие и направляющие.
Регулирующие гидроаппараты изменяют давление, расход и направление рабочей жидкости путем частичного открытия рабочего проходного сечения. К ним относятся предохранительный, переливной, редукционный клапаны, дроссели, делители, сумматоры и регуляторы потока.
Направляющие гидроаппараты изменяют направление потока рабочей жидкости путем полного открытия или закрытия рабочего проходного сечения. К ним относятся гидрораспределители, обратные клапаны, клапаны выдержки времени, логические клапаны.
Кондиционеры рабочей жидкости – устройства, предназначенные для получения необходимых качественных показателей и состояния рабочей жидкости, под которыми понимается ее чистота и температура. К кондиционерам относятся гидроочистители и теплообменные аппараты. Гидроочиститепь (фильтр) предназначен дли очистки рабочей жидкости от твердых загрязняющих примесей. Теплообменный аппарат – устройство, используемое для получения заданной температуры рабочей жидкости путем ее охлаждения или подогрева.
Гидроемкосги – это гидробаки н гидроаккумуляторы, предназначенные для питания объемного гидропривода рабочей жидкостью и для аккумулирования энергии рабочей жидкости, находящейся под давлением.
Гидролинии – устройства, предназначенные для прохождения рабочей жидкости в процессе работы гидропривода. Гидролинии бывают всасывающие, но которым рабочая жидкость движется к насосам; напорные для перемещения рабочей жидкости под давлением от насосов к гидродвигателям или к другим устромствам; сливные для отвода рабочей жидкости в гидробак; управления, по которым рабочая жидкость направляется к гидравлическим устройствам для управлении ими, и дренажные для отвода утечки жидкости. Все гидролинии выполняются из металлических труб или резино-металлических рукавов.
1.3 Основные требования к качеству гидроприводов
Технические требования к проектируемому гидроприводу формулируются, исходя из установленной номенклатуры показателей качества. Они указываются в техническом задании на проектирование согласно ГОСТ 15.001-88.
Требования к конструкции гидроприводов
Гидроприводы и входящие в их состав отдельные гидроустройства должны быть:
прочными;
герметичными;
оборудованы устройствами для очистки рабочей жидкости и удаления воздуха в процессе эксплуатации;
оборудованы средствами контроля уровня рабочей жидкости (или местами для подключения таких средств).
Прочность стенок корпусов гидроустройств и гидролиний при воздействии внутреннего избыточного давления жидкости обеспечивается прочностными расчетами, которые в моей работе не приведены, а также проведением гидравлических испытаний. Такие испытания пробным давлением, превышающим не менее чем на 50% номинальное рабочее давление, проводятся как перед началом работы гидропривода, так и периодически в процессе его эксплуатации.
Герметичность гидроустройств обеспечивается применением уплотнительных элементов или устройств различного конструктивного исполнения. В технических условиях на гидроустройство указывается требуемая степень герметичности, выражающаяся качественно (например, допускается подтекание жидкости без каплеобразования) или количественно (например, указывается расход утечек рабочей жидкости, падение давления за единицу времени и др.).
Необходимость очистки рабочей жидкости при эксплуатации и предохранения ее от загрязнения при заправке обусловлено тем, что загрязненность и недостаточная промывка внутренних полостей гидроустройств является основной причиной отказов гидроприводов. Частицами загрязнений считаются все посторонние неорганические и органические частицы, а также волокна с отношением длины к толщине не менее 10:1.
ГОСТ 17216-71 «Промышленная чистота. Классы чистоты жидкостей» устанавливает 19 классов чистоты – 00; 0; 1; 2; 17. Наименьший класс соответствует наиболее чистой жидкости. Применительно к гидроприводам оптимальной является чистота рабочей жидкости в пределах 6… 14 классов, чаще 9… 13 (табл. 1). Обеспечивать чистоту выше 6-го класса нецелесообразно: технически затруднительно и дорого. Класс чистоты жидкости указывается в технических условиях на гидроустройство.
Конструкция гидропривода должна обеспечивать возможность закрытой заправки рабочей жидкостью через специальные заправочные устройства и герметичного отбора ее проб для контроля чистоты через специальные клапанные распределители.
Таблица 1. Классы чистоты рабочих жидкостей
Класс чистоты Число частиц загрязнений в 100 см3 жидкости, не более, при наибольшем размере частиц, мкм
Масса частиц, %, не более
св. 5 до 10 св. 10 до 25 св. 25 до 50 св. 50 до 100 св. 100 до 200 волокна
6 1000 500 50 6 2 1 0,0002
7 2000 1000 100 12 4 2 0,0002
8 4000 2000 200 25 6 3 0,0004
9 8000 4000 400 50 12 4 0,0006
10 16000 8000 800 100 25 5 0,0008
11 31500 16000 1600 200 50 10 0,0016
12 63000 31500 3150 400 100 20 0,0032
13 – 63000 6300 800 200 40 0,0050
14 – 125000 12500 1600 400 80 0,0080
Требования к технологичности конструкции гидроприводов
Различают следующие виды технологичности гидроприводов:
производственную (технологичность при технической подготовке производства, изготовлении и монтаже вне предприятия-изготовителя);
эксплуатационную (технологичность при подготовке к использованию по назначению, при техническом обслуживании и текущем ремонте);
ремонтную (технологичность при всех видах ремонта, исключая текущий).
Требования к технологичности конструкции гидроприводов, даются в виде значений показателей технологичности. В число таких показателей входят коэффициенты сложности конструкции, сборности, контролепригодности и др., коэффициенты новизны конструкции применяемости унифицированных или стандартных изделий и сборочных единиц.
Конструкции деталей гидроустройств отрабатывают на технологичность комплексно, учитывая влияние технологии, вида и размеров исходной заготовки, технологичности сборочной единицы, в которую эта деталь входит составной частью. При этом окончательно решается вопрос о выборе конструкционного материала, так как его физико-химические и механические свойства должны соответствовать требованиям технологии изготовления. Применение унифицированных или стандартных деталей и гидроустройств существенно облегчает задачу обеспечения технологичности конструкции гидропривода.
Требования к стандартизации и унификации гидроприводов
Применительно к гидроприводам наиболее значимыми являются следующие задачи стандартизации:
установление номенклатуры основных технических параметров гидроустройств;
формирование общих технических требований к гидроприводам различного оборудования;
установление общих правил приемки и методов испытаний;
разработка единых правил выполнения гидравлических схем.
Требования к унификации гидроприводов задают в виде количественных показателей уровня унификации. В число требований могут также включаться указания по использованию типоразмерных и параметрических рядов, типажи однородных изделий, рабочая конструкторская документация на унифицированные устройства и др.
Требования к надежности гидроприводов
Надежность комплексно характеризует такие свойства гидропривода, как:
безотказность – способность непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени или некоторой наработки,
долговечность – способность сохранять работоспособность до наступления предельного состояния (отказа) при регламентированной системе технического обслуживания и ремонта;
ремонтопригодность – приспособленность к обнаружению и предупреждению причин возникновения отказов, а также к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния при помощи технического обслуживания и ремонта;
сохраняемость – способность сохранять значения количественных показателей надежности в течение и после хранения и транспортирования.
Требования к надежности гидропривода задают в виде количественных показателей отдельных свойств – долговечности (гамма-процентный ресурс и срок службы, средний ресурс и срок службы и др.), безотказности (вероятность безотказной работы, наработка на отказ и др.), ремонтопригодности и комплексных показателей надежности: интенсивность потока отказов, коэффициенты готовности, оперативной готовности, технического использования.
Также регламентируется комплекс организационно-технических мероприятий, призванных обеспечить необходимую надежность на всех стадиях жизненного цикла гидропривода. В число конструкторских мероприятий, как правило, входят требования к способам и кратности резервирования гидроустройств, системе контроля и технической диагностики, обеспечению чистоты рабочей жидкости. Производственно-технологические мероприятия содержат требования к приемам технологической обкатки гидромашин, методам испытания на надежность. Эксплуатационные мероприятия содержат требования к системе технического обслуживания (его виды и периодичность), формированию комплекта запасных устройств.
Требования к безопасности конструкции гидропривода
При проектировании гидроприводов необходимо стремиться к максимальному исключению причин, вызывающих проявление вредных и опасных производственных факторов, или к их снижению до допустимого уровня. С этой целью применяют специальные защитные устройства – предохранительные, стопорные, тормозные, амортизационные, защитные, блокировочные, автоматического контроля и сигнализации, дистанционного управления.
Требования к безопасности конструкции гидропривода задают виде значений показателей безопасности. Пример такого показателя давление настройки предохранительного клапана. Также указывают конструктивные способы обеспечения безопасности (перечень средств защиты работника и оборудования), требования по снижению или устранению вредных и опасных производственных факторов, требования к пожаро-, взрыво- и электробезопасности гидропривода.
Требования к прочности и устойчивости гидроприводов к внешним воздействующим факторам
Требования к прочности и устойчивости гидроустройств при воздействии механических внешних факторов задают в виде количественных значений их показателей. Как правило, дополнительно указывают конструкционные способы обеспечения их прочности и устойчивости – повышение жесткости конструкций, применение более прочных материалов, использование амортизирующих и виброизолирующих устройств, стопорение крепежных деталей.
Требования к прочности и устойчивости гидроустройств при воздействии климатических внешних факторов (температуры окружающей среды, влажности, агрессивных веществ) также задают количественными показателями. Дополнительно регламентируются конструкционные способы обеспечения устойчивости – применение конструкционных материалов с меньшим коэффициентом температурного расширения, нанесение стойких лакокрасочных и антикоррозионных покрытий, установка теплообменных аппаратов, использование морозоустойчивых марок резины и полимеров.
1.4 Гидромашины
Под понятием гидромашина понимают насос или гидродвигатель. Насос – это источник гидравлической энергии, а гидродвигатель – ее потребитель. Гидромашины могут быть динамичными и объемными.
Динамические гидромашины характеризуются большой скоростью движения рабочих органов (а следовательно, и жидкости). В объемных гидромашинах большие скорости рабочих органов (и жидкости) не обязательны, так как главную роль в их рабочем процессе играет давление жидкости.
К динамическим гидромашин относят динамические насосы и различного вида гидротурбины. По направлению движения жидкости динамические насосы бывают центробежные и осевые, по виду сил, действующих на жидкость – на лопастные, электромагнитные, насосы трения и др.
В гидроприводах дорожной и строительной техники преимущественно используют объемные гидромашины.
Объемная гидромашина превращает механическую энергию на потенциальну энергию сжатой жидкости (или наоборот) в процессе попеременного заполнения жидкостью камер и вытеснение ее из этих камер.
По назначению объемные гидромашины разделяют на объемные насосы, гидромоторы и насосы-моторы.
Объемный насос – это гидромашина, которая превращает механическую энергию вращения приводного двигателя на гидравлическую энергию потока рабочей жидкости.
Объемный гидромотор (гидромотор, гидроцилиндр, поворотный гидродвигатель, гидродвигатель с возвратно-поступательным движением выходного звена) превращает гидравлическую энергию в механическую энергию выходного звена (вала, штока поршня и т.д.).
Насос-мотор – это гидромашина, работающая в режиме объемного насоса и в режиме объемного гидродвигателя.
В объемных насосах и гидродвигателях перемещения рабочей жидкости происходит вследствие вытеснения ее из рабочих камер выталкивателями, выполненными в виде поршней, пластин, зубцов и др.
Рабочая камера – это ограниченный рабочими поверхностями деталей пространство объемной гидромашины, который периодически меняет свой объем и попеременно соединяется с местами входа и выхода рабочей жидкости. При этом входом объемного насоса будет всасывающая гидролиния, а выходом – нагнетательная (напорная), всегда находится под давлением, большим атмосферного. Для гидродвигателя входной гидролинией будет напорная, а выходной – сливная.
Объемные насосы и гидромоторы подразделяют по следующим признакам.
1. По принципу действия нерегулируемые (с постоянным рабочим объемом), регулируемые; с одним и двумя направлениями потока рабочей жидкости (реверсивные и нереверсивные).
2. По конструкции: одно-, двух- и многократного действия (зависит от количества циклов за один оборот вала); шестеренные, пластинчатые, винтовые, поршневые (радиально-поршневые, аксиально-поршневые, рядные), планетарные.
1.5 Шестеренные насосы
В гидроприводах применяют такие типоразмеры шестеренных насосов: НШ-10, НШ-32, НШ-50, НШ-67, НШ-100, НШ-160 и НШ-250 и др., Выполненных по трем конструкционным схемами – НШЕ, НШУ и НШК.
Первые две буквы означают «насос шестеренный», цифры – робочий объем или теоретическую подачу масла в см3 за один оборот вала. Буква «Е» или «В», расположенной после цифр, указывает на типы насоса. Букву «К», что означает круглый тип, не пишут. Насосы могут быть правого или левого вращения ведущего вала. О левом вращении свидетельствует буква «Л», размещена после цифр рабочего объема, или после букв, указывающие тип. Для насосов правого вращения никакой буквы не пишут.
Согласно ГОСТ 8753-71 шестеренные насосы разделяют на четыре группы и обозначают цифрами 1, 2, 3 и 4, которые кроме первой пишут на этикетке последними.
1 группа – насосы с номинальным давлением 10 МПа (100 кгс/см2) и рабочим объемом 10, 32, 46 и 67 см3, например НШ-32У.
2 группа – насосы с номинальным давлением 14 МПа (140 кгс/см2) и рабочим объемом 10, 32, 50, 67, 100, 160 и 250 см3- например НШ-50У-2.
3 группа – насосы с номинальным давлением 16 МПа (160кгс/см2) и рабочим объемом 10, 32, 50, 67, 100, 160, 250 см3 например НШ-50У-3.
4 группа – насосы с номинальным давлением 20 МПа (200кгс/см2) и рабочим объемом 10, 32, 50 и 57 см3, например НШ-50У-4.
Насос НМШ-25 (Н – насос, М – малого давления, Ш – шестеренный, 25 – рабочий объем, см3).
Общее строение и принцип действия шестеренного насоса показано на рис. 1.
Принцип действия. При вращении шестерен зубы выходят из зацепление в полости А и в ней создается разрежение. По счет разницы давлений в баке и полости А масло поступает в полость А из бака и заполняет освобожденное пространство, и дальше, находясь во впадинах шестерен, перемещается в полости Б. Здесь зубы входят во впадины и вытесняют из них масло в напорную полость Б.
Характерным для шестеренных насосов является то, что давление во впадинах с изменением угла поворота шестерен меняется. Аналогичный характер изменения давления наблюдается и в торцевом зазоре между шестерней и крышкой.
Вследствие такого распределения возникают неуравновешенных усилия, которые воспринимаются подшипниками валов. Для разгрузки пидшипников от таких усилий применяют гидравлическую противодействие. С этой целью диаметрально противоположно камеры соединяют каналами соответственно с полостями нагнетания и всасывания. Более совершенной является разгрузка с помощью радиальных непересеченных каналов, выполненных в шестернях, соединяющих каждую пару диаметрально расположенных впадин шестерен.
В шестеренных насосах некруглого исполнения типа НШ-32У гидравлическая разгрузка происходит за счет фасок, на втулках.
Качество работы шестеренных насосов и их подача в значительной степени зависят от заполнения впадин межзубового пространства на этапе всасывания. Дело в том, что масло, которое поступает из всасывающего полости во впадину, приобретает угловые скорости вращающихся шестерен. Вследствие этого возникает центробежная сила, которая пытается отбросить масло из впадины. Кроме этого, в результате действия этой силы во впадинах может возникнуть локальное кипения (кавитация) масла, что негативно сказывается на работе насоса. Поэтому круговую скорость шестерен ограничивают до 5-6 м/с, а также применяют устройства для улучшения питания насоса. Такими устройствами могут быть эжекторы или диффузоры, установленные на всасывающей полости, всасывающую полость можно выполнить с большим углом охвата. Хотя шестеренные насосы самовсасывающие, их, как правило, устанавливают ниже гидробаков с возможно малой длиной всасывающего трубопровода.
Рис. 1. Устройство шестерённого насоса: корпус 1, крышка 2, ведущая шестерня 3, ведомая шестерня 4, опорные втулки 5, камеры всасывания А и нагнетания Б.
К основным параметрам шестеренных насосов относят:
рабочий объем – количество жидкости, вытесняемое насосом за 1 оборот вала, см3.
Номинальное давление – давление при котором насос может работать на протяжении установленного ресурса, Па.
Номинальная частота вращения – частота вращения при котором насос может работать на протяжении установленного ресурса, об/мин.
Потребляемая мощность – мощность, которая потребляется насосом, кВт.
Полезная мощность – мощность сообщаемая насосом рабочей жидкости, кВт.
1.6 Шестеренные гидромоторы
Все шестеренные насосы имеют двойное назначение – насоса и гидромотора. Гидромотором называют гидромашину, преобразующую энергию потока жидкости в механическую энергию вращательного движения. Выпускают шестеренные гидромоторы типа МНШ-32В и МНШ-46В, созданные на базе насосов НШ-32В, НШ-46В, гидромоторы ГМШ-32, ГМШ-50, ГМПИ-67, ГМШ-100, созданные на базе круглых насосов, а также гидромоторы на базе новых насосов.
По принципу действия шестеренный гидромотор – это оборотный насос, в который под давлением подается рабочая жидкость.
Рис. 2. Принцип действия шестеренного гидромотора
Гидромотор типа НМШ отличается от насоса только тем, что в дне его корпуса просверлено коническое резьбовое отверстие для присоединения к нему дренажного трубопровода, предназначенного для отвода просочившейся рабочей жидкости в бак гидропривода.
Собранный гидромотор типа МНШ реверсивный и оборотный. Он может работать как насос правого или левого вращения и как реверсивный гидромотор. Чтобы перенастроить гидромотор в насос, нужно снять крышку и с нагнетательного блока вынуть вкладыш и специальное уплотнение.
Устройство гидромотора ГМШ такое же, как и круглых насосов.
Рис. 3. Гидромотор типа ГМШ-50
1 – корпус; 2 – шестерня с выходным валом; 3 – ведомая шестерня; 4 – крышка; 5 – подшипниковая обойма; 6 – центровочная втулка; 7 – платик; 8 – манжета; 9 – опорное кольцо; 10 – стопорное кольцо; 11 – уплотнительное кольцо; 12 – опорная пластина; 13 – манжета радиального уплотнения; 14 – поджимная обойма
Если насос необходимо использовать в режиме гидромотора, то рабочую жидкость подводят со стороны напорного отверстия. В таком случае насос вращается в противоположном направлении. Характерной особенностью шестеренных гидромоторов является отсутствие кавитации и низкий момент трогания, в связи с чем рабочий орган включают после разгона гидромотора вхолостую. Минимальная частота вращения ограничена только механическими условиями и составляет 500 об/мин. Общее строение гидромотора типа ГМШ-50 показано на рис. 3. Технические параметры шестеренных гидромоторов аналогичны параметрам гидронасосов.
1.7 Гидроцилиндры
Гидроцилиндры являются простейшими гидродвигателями, которые применяются в качестве исполнительных механизмов гидроприводов различных машин и механизмов с поступательным движением выходного звена. По принципу действия и конструкции гидроцилиндры весьма разнообразны, и применение того или иного типа гидроцилиндра диктуется конкретными условиями работы, назначением и конструкцией той машины, в которой он используется. Ниже рассмотрены основные типы гидроцилиндров, применяемых в машиностроении.
В гидроцилиидрах одностороннего действия движение выходного звена под действием потока рабочей жидкости осуществляется только в одном направлении. Движение в обратном направлении происходит под действием внешних сил, например под действием веса поднимаемого груза или пружины. Такие гидроцилиндры применяются в основном в грузоподъемных машинах. По конструкции гидроцилиндры одностороннего действия бывают:
а) поршневые (рис. 4, а), где выходным звеном является поршень 4 со штоком 5, перемещающиеся относительно корпуса 2. Рабочая камера образована внутренней поверхностью корпуса и поршнем. Герметичность обеспечивается уплотнениями 1;
а б в
Рис. 4. Схема гидроцилиндра: а-поршневого; б-плунжерного; в-телескопического.
б) плунжерные (рис. 4, б), здесь в качестве выходного звена используется плунжер 1. Они наиболее просты по конструкции и технологии изготовления; в) телескопические (рис. 4, в), в них выходным звеном являются несколько концентрически расположенных поршней или плунжеров, перемещающихся друг относительно друга. Общий ход выходного звена равен сумме ходов каждого поршня или плунжера относительно соседнего. Телескопические гидроцилиндры применяются в случаях, когда при небольшой длине корпуса необходимо получить большой ход выходного звена. Выдвижение начинается с поршня большего диаметра. Затем, когда поршень 1 доходит до упора, относительно него начинает перемещаться поршень 2.
В гидроцилиндрах двустороннего действия движение выходного звена в обоих направлениях осуществляется под действием потока рабочей жидкости. Такие гидроцилиндры наиболее широко применяются в гидроприводах различных дорожных и строительных машин. Они выполняются в двух вариантах:
1) поршневой гидроцилиндр с односторонним штоком, когда шток находится только с одной стороны поршня;
2) поршневой гидроцилиндр с двусторонним штоком — шток расположен по обе стороны поршня.
Гидроцилиндры с двусторонним штоком применяются в тех случаях, когда необходимо в обычной схеме подключения гидролинии получить одинаковое усилие и одинаковую скорость при движении штока в обоих направлениях.
Аксиально-поршневой гидромотор
Рис. 5. Гидромотор Г15-2: 1-вал; 2-наклонный диск; 3-пружина; 4-поводок; 5-блок цилиндров; 6-распределитель; 7-поршень; 8-толкатель
1.8 Гидроаппаратура
Гидроаппарат это устройство предназначенное для изменения параметров потока рабочей жидкости (давления, расхода, направления движения) или для поддержания их заданного значения. Основным элементом всех гидроаппаратов является запорно-регулирующий орган — подвижный элемент, при перемещении которого частично или полностью перекрывается проходное сечение гидроаппарата. В зависимости от конструкции запорно-регулирующего органа гидроаппаратуры бывают: золотниковые — запорно-регулирующим органом является золотник; крановые — запорно-регулирующий орган выполнен в виде крана; клапанные — запорное регулирующий орган выполнен в виде клапана.
Если гидроаппарат изменяет параметры потока рабочей жидкости путем: а) частичного открытия или закрытия проходного сечения, то он является регулирующим; б) полного открытия или полного закрытия проходного сечения, то он является направляющим. Гидроаппараты, в которых степень открытия проходного сечения (положение запорно-регулирующего органа или силовое воздействие на него) может быть изменена в процессе работы воздействием извне, называются регулируемыми. Если изменить указанные параметры можно только в нерабочем состоянии, то такие гидроаппараты называются настраиваемыми.
По принципу действия гидроаппараты делятся на гидроклапаны и гидроаппараты неклапанного действия — гидродроссели и гидрораспределители. В гидроклапанах размер проходного сечения (положение запорно-регулирующего органа) зависит от напора рабочей жидкости, проходящей через гидроклапан, а у гидроаппаратов неклапанного действия не зависит.
1.9 Гидродроссели
Гидродроссель — это регулирующий гидроаппарат неклапанного действия, представляющий собой специальное местное гидравлическое сопротивление, предназначенное для снижения давления (энергии) в потоке рабочей жидкости, проходящей через него.
Основной характеристикой гидродросселя является зависимость расхода Q от перепада давлений ∆р в подводимом и отводимом потоках. По характеру зависимости дроссели делятся на линейные и нелинейные.
В линейных дросселях вязкостного сопротивления, потери давления определяются в основном трением жидкости в канале. В нелинейных дросселях потери давления связаны с отрывом потока и вихреобразованием.
а б
Рис. 6. Дроссель: а-линейный (1-корпус; 2-пробка); б-нелинейный
1.10 Гидроклапаны
Гидроклапаном называется гидроаппарат, в котором степень открытия проходного сечения (положение запорно-регулирующего органа) изменяется под воздействием напора рабочей жидкости, проходящей через него. Гидроклапаны бывают регулирующие и направляющие. К регулирующим в первую очередь относятся клапаны давления, предназначенные для регулирования давления в потоке рабочей жидкости. Наиболее широко применяются напорные и редукционные гидроклапаны.
Напорный гидроклапан — регулирующий гидроаппарат, предназначенный для ограничения давления в подводимом к нему потоке рабочей жидкости. По назначению эти гидроклапаны делятся на предохранительные которые ограничивают верхний предел давления в системе, и переливные, предназначенные для поддержания