Гидропривод и гидропередача

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ЛЕСА

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

по дисциплине

 

«ГИДРАВЛИКА»

 

для студентов специальности 250403  − Технология деревообработки

 

                         

 

                                                              Студент Клещев Антон Валерьевич

                                               Группа ДО – 031  250403

 

 

 

На тему:  ГИДРОПРИВОД И ГИДРОПЕРЕДАЧА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва –2012г.

 

Основные понятия и определения. Классификация гидроприводов.

Гидроприводом называется совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение механизмов и машин посредством жидкости. Составной частью гидропривода является гидравлическая передача. Она включает в себя насос, гидродвигатель и соединяющие их гидролинии (магистраль). В состав гидропривода также входят устройства управления и обслуживания (фильтры, гидробаки, гидроаккумуляторы и др.). По принципу действия гидроприводы делятся на объемные и гидродинамические.

Объемным гидроприводом называется гидравлическая система, в которой в качестве гидравлической передачи применяются насосы и гидродвигатели объемного действия. Работа объемного гидропривода основана на использовании свойства несжимаемости капельной жидкости и передачи давления по закону Паскаля. Примером объемного гидропривода простейшей конструкции может служить гидравлический пресс, изображенный на рисунке

Гидродинамическим приводом называется гидравлическая система, в которой в качестве гидравлической передачи применяются лопастные насосные и турбинные колеса, расположенные соосно на предельно близком друг от друга расстоянии. Перенос энергии от ведущего звена в ведомому осуществляется потоком жидкости, а крутящий момент передается в результате изменения момента количества движения рабочей жидкости в рабочих колесах. При этом ведущий и ведомый валы механически не связаны между собой. Благодаря этим особенностям гидродинамический привод чаще называют гидродинамической передачей.[4]

Объемные гидроприводы подразделяются по виду источника энергии на три типа:

1 Насосный гидропривод  — гидропривод, использующий для  подачи рабочей жидкости насосы  объемного действия. Насосные гидроприводы  бывают с замкнутой циркуляцией, когда жидкость от гидродвигателя поступает во всасывающую линию насоса, и с разомкнутой циркуляцией, когда жидкость от гидродвигателя поступает в гидробак.

Насос гидропривода может приводиться в движение электродвигателем, турбиной, дизельным, карбюраторным двигателями, двигателем внутреннего сгорания и др.

2. Аккумуляторный гидропривод  — гидропривод, в котором рабочая  жидкость подается в гидродвигатель от предварительно заряженного гидроаккумулятора. Такие гидроприводы используются в системах с кратковременным рабочим циклом.

3. Магистральный гидропривод, в котором рабочая жидкость подается в гидродвигатель от гидромагистрали, питающей от насосной станции одновременно несколько гидроприводов.

По характеру движения выходного звена различают гидроприводы поступательного, поворотного и вращательного движения. Гидроприводы бывают регулируемые и нерегулируемые. По способу регулирования скорости гидроприводы делят на три типа:

1. С дроссельным регулированием, когда для регулирования скорости  производится дросселирование потока рабочей жидкости и часть потока отводится, минуя гидродвигатель.

2. С объемным регулированием, когда регулирование скорости  производится в результате изменения  рабочих объемов насоса или  гидродвигателя.

3. С объемно-дроссельным  регулированием, когда регулирование  скорости осуществляется одновременно  двумя способами.

Если скорость выходного звена гидропривода поддерживается постоянной и не зависит от внешних воздействий, то гидропривод называется стабилизированным.

Если скорость выходного звена изменяется по определенному закону в зависимости от задающего воздействия, то гидропривод называется следящим.

Жидкость, применяемая в гидроприводах в качестве рабочего тела, одновременно является смазывающим и охлаждающим агентом, обеспечивает защиту деталей от коррозии и надежную работу всех узлов гидропривода.

Гидроприводы и гидропередачи находят широкое применение в различных областях техники. Это объясняется рядом достоинств, которыми обладают гидроприводы. Отметим наиболее важные из них:

бесступенчатое регулирование скоростей в широком диапазоне;

получение больших сил и мощностей при малых размерах и весе механизма;

получение различных видов движения, возможность частых и быстрых переключении;

возможность больших перегрузок по мощности и моменту без вредных последствий этих перегрузок;

возможность автоматизации и дистанционного управления;

простота кинетической схемы по сравнению с механическим приводом;

самосмазываемость элементов, что исключает операцию смазывания.

Вместе с тем гидроприводу и гидропередачам присущи некоторые недостатки:

потери части энергии при ее передаче, превышающие потери в электропередачах;

зависимость эксплуатационных характеристик от температуры, в результате чего при больших сопротивлениях возможен перегрев гидропривода и нарушение устойчивости его работы;

утечки рабочей жидкости (внутренние и наружные), снижающие КПД; по мере выработки технического ресурса этот фактор может сделать гидропривод неработоспособным.

Достоинства гидропривода и гидропередач столь велики, что, несмотря на указанные недостатки, они незаменимы в различных машинах и механизмах.

Принципиальные схемы и конструкции объемных гидроприводов.

Многообразие движений и операций, производимых с помощью гидроприводов в различных машинах, способствовало созданию разнообразных схем передачи энергии. Исполнительным органом в каждой из схем объемных гидропередач является гидродвигатель. В зависимости от характера движения выходного звена гидродвигатели делятся на три класса:

1) гидроцилиндры- объемные гидродвигатели с поступательным движением выходного звена;

2) поворотные гидродвигатели — объемные гидродвигатели с ограниченным углом поворота выходного звена;

3) гидромоторы — объемные гидродвигатели с вращательным движением выходного звена.

Аналогично классифицируются и схемы объемных гидроприводов. Рассмотрим их более подробно.

Схема гидропривода поступательного движения (рис. 8). Регулируемый насос 4 засасывает жидкость из бака 3 и нагнетает ее по трубопроводу через двухпозиционный кулачковый распределитель с пружинным возвратом 2 в гидродвигатель. Предохранительный клапан 5, отрегулированный на предельно допустимое давление, предотвращает перегрузки в системе гидропривода с двигателем и насосом. Из гидродвигателя жидкость движется обратно по другому каналу и сливается в тот же бак 3. При этом в баке происходит разрыв циркуляции. Такая схема гидропривода называется схемой с разомкнутой циркуляцией жидкости.

В качестве двигателя для получения поступательного или возвратно-поступательного движения применяются гидроцилиндры. По принципу действия и конструктивному устройству гидроцилиндры весьма разнообразны. Рассмотрим основные из них.

Рис. 8. Схема гидропривода    поступательного движения.

В поршневом гидроцилиндре одностороннего действия выходным звеном является поршень со штоком, перемещающийся внутри корпуса. Рабочая камера образована внутренней поверхностью корпуса и поршнем. Герметичность обеспечивается уплотнениями.

В плунжерном гидроцилиндре выходным звеном является плунжер. Такие гидроцилиндры наиболее просты по конструкции и технологии изготовления, так как с большой точностью обрабатывается не вся внутренняя поверхность корпуса, а только та часть, где рабочая камера герметизируется уплотнением.

Поршневые и плунжерные гидроцилиндры применяются в грузоподъемных, строительных, сельскохозяйственных и многих других машинах.

Телескопические гидроцилиндры имеют несколько концентрически расположенных поршней или плунжеров, перемещающихся относительно друг друга. Сначала выдвигается первый поршень большего диаметра; когда он доходит до упора, относительно него начинает перемещаться второй поршень и т. д. Общий ход выходного звена равен сумме ходов каждого поршня или плунжера относительно соседнего. Телескопические гидроцилиндры применяют в том случае, если необходимо получить большой ход выходного звена при относительно небольшой длине корпуса (например, стрелы подъемных кранов, монтажных вышек).

Движение в обратном направлении во всех гидроцилиндрах одностороннего действия обеспечивают внешние силы: вес поднимаемого груза или сила пружины.

Промышленность выпускает гидроцилиндры различных типов. Среди них есть гидроцилиндры одностороннего действия, которые работают под действием потока жидкости не на выталкивание, а на втягивание выходного звена. Например, гидроцилиндр типа 4000М-4630010Б, рассчитанный на давление 12 МПа, работает на вытягивание штока. Он применяется в строительно-дорожных машинах, автопогрузчиках и др.

Схема гидропривода вращательного движения (рис. 9). В данной схеме может быть применена одна из разновидностей гидродвигателей, обеспечивающих вращательное движение: шестеренный, пластинчатый, винтовой, поршневой (радиальный или аксиальный). Выбор типа гидродвигателя диктуется конкретными условиями его работы

Рис.9. Схема гидропривода вращательного движения.

Наибольшее распространение в гидроприводах самолетов, тракторов, строительно-дорожных машин, металлорежущих станков получили роторно-поршневые гидродвигатели.

Рис. 10. Безнасосный гидропривод    щековой    Дробилки.

Жидкость подается к гидродвигателю  регулируемым насосом 4. Для улучшения условий всасывания жидкости из бака 3 и предотвращения  ее кавитации применяют наддув воздуха или другого газа, т. е. в баке над поверхностью жидкости поддерживают избыточное давление (на  рисунке 2 — гидрораспределитель; 5 — предохранительный клапан).

Примером    безнасосного гидропривода с замкнутой циркуляцией жидкости может служить гидропривод щековой дробилки, показанный на рисунке 10. Кривошипно-шатунный механизм (1—кривошип; 2—шатун) приводит в возвратно-поступательное движение плунжер 3. Двигаясь вниз, плунжер создает в рабочей полости давление, под действием которого перемещается плунжер 6 большего диаметра. Имея значительную площадь, плунжер оказывает большое давление на подвижную щеку 5 дробилки и дробит материал. При ходе плунжера 3 вверх подвижная щека возвращается назад пружиной 4, и цикл повторяется.[5]

Устройство, принцип работы и основные параметры гидродинамических передач.

Гидродинамический привод отличается от объемного тем, что в нем, кроме потенциальной энергии давления, используется кинетическая энергия потока жидкости. Силовой частью гидродинамического привода является гидропередача, осуществляющая преобразование механической энергии двигателя в энергию потока, а затем преобразующая энергию потока жидкости в механическую энергию рабочего органа.

В качестве преобразователей энергии в гидродинамических передачах применяются лопастные насосы и гидродвигатели (гидротурбины) . Конструкция гидродинамической передачи показана на рисунке 11. Жидкость от насоса, приводимого в действие каким-либо двигателем, поступает через направляющий аппарат 2, трубопровод 3 и направляющий  аппарат 4 в турбину 5, а от турбины по трубопроводу 6 возвращается к насосу. Направляющие аппараты часто называют реакторами.

Подобная конструкция гидродинамической передачи была громоздкой и приводила к большим гидравлическим потерям энергии жидкости в трубопроводах. В 1902 г. Г.

Рис 11.

Феттингер объединил основные элементы гидропередачи (насос, турбину и реактор) в одном корпусе, в результате чего ее конструкция существенно упростилась, а КПД значительно увеличился. Такую гидропередачу стали называть гидротрансформатором. Жидкость в рабочей полости гидротрансформатора циркулирует по замкнутому контуру.

Развитие судостроения, внедрение быстроходных двигателей внутреннего сгорания и паровых турбин вместо тихоходных паровых машин потребовали изменения конструкции механических передач. Впервые гидродинамическая передача была применена на морском флоте в 1907 г.:

гидротрансформатор,    используемый в приводе судовой установки, имел высокий КПД (85%).

Для повышения экономичности     гидропередачи позднее из гидротрансформатора был изъят реактор. Так появилась новая гидродинамическая передача, названная гидромуфтой. Отсутствие реактора снизило потери энергии при гидропередаче, в результате чего КПД гидромуфты увеличился до 98%, однако она потеряла способность преобразовывать крутящий момент. 

Устройство, принцип действия и рабочие характеристики гидродинамических муфт.

Гидродинамической муфтой называется передача, обеспечивающая гибкое соединение ведущего и ведомого валов и передающая крутящий момент без изменения его значения в результате взаимодействия рабочей жидкости с лопатками насосного и турбинного колес.

Простейшая гидродинамическая муфта (рис. 12) состоит из двух соосно расположенных одно против другого колес с плоскими радикальными лопатками: насосного 3, соединенного с ведущим валом / (валом двигателя), и турбинного 2, соединенного с ведомым валом 4 (валом потребителя энергии). Расстояние между колесами составляет 3—10 мм. Рабочая полость гидромуфты заполняется жидкостью, которая служит промежуточным звеном между насосным и турбинным колесами и осуществляет силовую связь между ведущим и ведомым звеньями.

При быстром вращении насосного колеса возникает

центробежная сила, под действием которой рабочая жидкость отбрасывается к периферии рабочего колеса. По выходе из насосного колеса жидкость попадает на лопатки турбинного колеса, приводит его во вращение и возвращается опять в насосное, непрерывно циркулируя в гидромуфте. Частота вращения ведомого вала изменяется в результате изменения подачи жидкости на турбинное колесо, что в свою очередь связано с изменением частоты вращения ведущего вала.

Рис. 12

При преобразовании энергии некоторая ее часть расходуется на преодоление гидравлических сопротивлений; кроме того, происходят утечки жидкости. Поэтому в гидромуфте не может быть полного равенства между частотой вращения ведущего и ведомого валов.Заключение.