Глава 3. Объемный гидропривод и его элементы

 

1. Назначение и классификация объемных гидроприводов.

 

Объемный гидропривод - совокупность объемных гидромашин, гидролиний (трубопроводов), гидроаппаратуры и вспомогательных устройств, предназначенная для передачи энергии и преобразования движения посредством жидкости.

К числу гидромашин относятся насосы и гидродвигатели, которых может быть несколько.

Гидроаппартура - это устройства управления гидроприводом, а также средства защиты его от чрезмерно высоких или низких давлений: дроссели, клапаны, гидрораспределители.

Вспомогательными устройствами служат так называемые кондиционеры рабочей жидкости: фильтры, теплообменники, гидробаки, гидроаккумуляторы.

Все элементы гидропривода связаны между собой гидролиниями.

По виду гидродвигателя гидроприводы различают: поступательного, поворотного и вращательного движений.

По виду управления гидроприводом различают на нерегулируемые, регулируемые с ручным управлением, регулируемые с автоматическим управлением и следящие.

Каждый гидропривод содержит источник энергии.

По виду источника энергии гидроприводы разделяют на три типа:

* насосный гидропривод, в котором рабочая жидкость поступает гидродвигатель от объемного насоса;

* аккумуляторный гидропривод; в котором жидкость поступает в гидродвигатель от предварительно заряженного гидроаккумулятора.

* магистральный гидропривод, в котором рабочая жидкость поступает из магистрали от насосной станции для мелких потребителей.

 

Объемные гидроприводы обладают высоким быстродействием, незначительными размерами и массой. Высокий модуль упругости рабочей жидкости и герметичность гидроаппаратов обеспечивают механическую жесткость связи между ведущими и ведомыми звеньями. Исключение поломок в машинах и механизмах с объемным обеспечивается предохранительными клапанами.

Полный к.п.д. гидропривода сранительно высок и составляет в среднем от 80% до 85 %.

К.П.Д. объемного гидропривода:

,

где h_Н - к.п.д. насоса;

h_М - к.п.д. гидромотора или гидродвигателя;

h_Г - гидравлический к.п.д., учитывающий потери в гидролиниях. Он равен:

,

где Dp_w - потери давления в трубопроводе и гидроаппаратах.

 

 

2. Насосы и гидродвигатели.

 

Насосы

 

В объемном насосе перемещение жидкости осуществляется вытеснением ее из рабочих камер вытеснителями.

Основной величиной, определяющей размер объемной гидромашины, является его рабочий объем V₀. Подача объемного насоса

Поскольку объемные насосы предназначены для создания больших давлений, приращением кинетической энергии жидкости в насосе обычно пренебрегают. Давление насоса представляет собой разность давлений на входе и выходе.

 

 

Полезная мощность насоса:

 

 

Мощность, потребляемая насосом от первичного двигателя.

 

 

Характеристикой объемных насосов называют зависимость давления насоса p_Н от подачи Q при постоянной частоте вращения вала: p_Н = f(Q).

 

 

Отличительной особенностью объемных насосов является жесткость их характеристики, т.е. независимость подачи от величины давления. Жесткость характеристики может привести к опасному повышению давления, например при закрытии задвижки в напорном трубопроводе. Поэтому объемные насосы обязательно оборудуются предохранительными клапанами, ограничивающими максимально допустимое давление p_Н^max.

 

 

Клапан может быть встроен в корпус насоса, или установливается отдельно. Пока давление насоса pН < pН^max Предохранительный клапан закрыт (участок AB). При превышении давления насоса pН ³ pН^max предохранительный клапан открывается и часть жидкости сливается обратно в гидробак или во всасывающий трубопровод (участок BC).

 

Насосный агрегат с трубопроводами и оборудованием изображенный на схеме (рисунок 23) называют насосной станцией. Часто этот бло формируется и изготавливается как один агрегат.

 

 

Состав НС:   Н - насос; ЭД - электродвигатель; ПК - предохранительный клапан; Ф - фильтр; ОК - обратный клапан; Б - гидробак; МН - манометр; ВМ - вакуумметр; ГПАК - гидропневмоаккумулятор. ВН - запорно регулирующее устройство.

 

 

Регулирование объемного насоса (изменение характеристики насосной станции) может быть достигнуто следующими способами:

а) изменением частоты вращения насоса n;

б) изменением величины рабочего объема насоса V₀.

в) изменением характеристики (путем изменения сопротивления) трубопроводной сети.

 

Гидромоторы

 

Гидромотор - это объемный гидродвигатель вращательного действия.

Также, как и насос, гидромотор характеризуется величиной рабочего объема V₀.

Идеальный расход жидкости через гидромотор:

Действительный расход жидкости через гидромотор больше, потому что в отличие от насоса протечки жидкости через зазоры направлены в ту же сторону, что и основной поток.

или .

Частота вращения вала гидромотора

.

Падение давления в гидромоторе

,

где p₁ - давление на входе;

p₂ - давление на выходе.

 

Мощность, потребляемая гидромотором из потока:

К.П.Д. гидромотора:

,

где h_ГМ - гидромеханический кпд.

Момент на валу:

Полезная мощность гидромотора:

.

 

2.3 Гидроцилиндры.

 

Гидроцилиндр - это гидродвигатель, сообщающий выходному звену поступательное движение.

1- корпус; 2 - поршень; 3 - шток.

 

Гидроцилиндр двухстороннего действия имеет цилиндрический корпус 1, поршень 2,шток 3, уплотнения.

Поршень и шток перемещаются разностью сил давления в нагнетательной и сливной полостях.

Скорость U₀ перемещения поршня определяется величиной подачи жидкости Q в нагнетательную полость.

- при движении поршня вправо;

- при движении поршня влево.

Для перемещения поршня вправо необходимо левую полость гидроцилиндра соединить с насосом, а правую полость - с баком. Для движения поршня влево, наоборот, правую полость нужно соединить с насосом, а левую с баком.

Величина создаваемого гидроцилиндром усилия F равна

- при движении поршня вправо;

- при движении поршня влево.