Гидравлика

5.2. 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.

5.3. 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. 

5.4 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.

На основе законов гидромеханики решаются многие инженерные задачи при нефтедобыче, водоснабжении, орошении и мелиорации земель.

Особенно широкое применение гидромеханика нашла в машиностроении. Без гидравлических систем невозможно представить конструкцию современного металлорежущего станка, кузнечно-прессового оборудования, литейной машины для изготовления деталей из металла или пластмасс.

Большое применение гидравлика находит в системах подачи топлива, охлаждения, смазочных системах современных автомобилей, тракторов и других сельскохозяйственных машин.

Гидравлические системы находят широкое применение на животноводческих фермах и в других производственных подразделениях современного агропромышленного комплекса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

Алаи С. И., Ежевская Р. А., Антоненко Е. И Практикум по машиноведению. / Под общ. ред. Р. А. Ежевской.— М.: Просвещение, 1985.

Аршеневский Н. Н., Губин Ф. Ф. Губин М. Ф. и др. Гидроэлектрические станции. / Под ред. Ф. Ф. Губина и Г. И. Кривченко.— М.: Энергия, 1980.

Башта Т. М., Руднев С. С., Некрасов Б. Б. и др. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы.— М.: Машиностроение, 1982.

Долгачев Ф. М., Л е и к о В. С. Основы гидравлики и гидропривод.—М.: Стройиздат, 1981.

Жабо В. В., Уваров В. В. Гидравлика и насосы.—М.:

Энергоатомиздат, 1984.

Кривченко Г. И. Гидравлические машины.—М.: Энергоатомиздат, 1983.

МожевитиновА. Л., Симаков Г. В..Михайлов А. В. и др. Введение в гидротехнику. / Под ред. А. Л. Можевитинова.— М.: Энергоатомиздат, 1984.

Пашков Н. Н., Долгачев Ф. М. Гидравлика. Основы гидрологии.— М.: Энергоатомиздат, 1985.

Черкасский В. М. Насосы, вентиляторы, компрессоры.— М.: Энергоиздат, 1984.

Чугаев Р. Р. Гидравлика.—Л.: Энергоиздат, 1982.

Эдель Ю. У. Ковшовые гидротурбины.—М.: Машиностроение, 1980.