Гидравлика (стр. 5 из 7)

	жидкости потребный напор или, наоборот, для заданного значения потребного напора найти расход жидкости.Приведенные выше зависимости (3.2), (4.16), (4.17) для гидравлического расчета простого трубопровода позволяют
Рисунок 4.8 – Характеристика потребного напора

Гидропневмоприводы

5 Гидропривод

5.1 Принцип действия гидропривода

Гидроприводом называется совокупность гидромашин, гидроаппаратуры, гидролиний (трубопроводов) и вспомогательных устройств, предназначенных для передачи энергии и преобразования движения посредством жидкости. Гидропривод, содержащий объемные гидромашины, называется объемным.

Принцип действия объемного гидропривода основан на практической несжимаемости жидкости и передаче давления по закону Паскаля. Рассмотрим простейший гидропривод (рис.5.1).

Рисунок 5.1 – Схема гидропривода

Два цилиндра 1 и 2 заполнены жидкостью и соединены между собой трубопроводом. Поршень цилиндра 1 под действием силы

перемещается вниз, вытесняя жидкость в цилиндр 2. Поршень цилиндра 2 при этом перемещается вверх и преодолевает силу . Если пренебречь потерями давления в системе, то по закону Паскаля давление в цилиндрах 1 и 2 будет одинаковым и равным

, (5.1)

где

и - площади поршней цилиндров 1 и 2. Учитывая практическую несжимаемость жидкости, можно записать: или .

Так как величина

является расходом жидкости Q, то условие передачи энергии можно представить в виде , где pQ – мощность потока жидкости; мощность, развиваемая поршнем цилиндра 2.

5.2 Основные элементы объемного гидропривода

Основными элементами объемного гидропривода являются:

1 Гидромашины – насосы и гидродвигатели. Насосы служат для подачи (перемещения) жидкости, гидродвигатели – для преобразования энергии подаваемой жидкости в механическую энергию рабочего органа.

2 Гидроаппаратура – это устройства управления гидроприводом, при помощи которых он регулируется, а также средства защиты от чрезмерно высоких давлений жидкости (дроссели, клапаны разного назначения и гидрораспределители).

3 Вспомогательные устройства: фильтры, теплообменники, (нагреватели и охладители жидкости), гидробаки и гидроаккумуляторы.

4 Гидролинии (трубопроводы): всасывающие, напорные, сливные, дренажные.

5 Контрольно-измерительные приборы: манометры, расходомеры, термометры и др.

Каждый объемный гидропривод содержит источник энергии. По виду источника энергии гидроприводы разделяют на три типа:

а) насосный гидропривод – гидропривод, в котором рабочая жидкость подается в гидродвигатель объемным насосом, входящим в состав этого гидропривода;

б) аккумуляторный гидропривод – рабочая жидкость подается в гидродвигатель от предварительно заряженного гидроаккумулятора;

в) магистральный гидропривод - в котором рабочая жидкость поступает в гидродвигатель из гидромагистрали.

По характеру движения выходного звена различают объемные гидроприводы:

а) поступательного движения – с поступательным движением выходного звена гидродвигателя;

б) поворотного движения – с поворотным движением выходного звена гидродвигателя на угол меньше

;

в) вращательного движения – с вращательным движением выходного звена гидродвигателя.

Гидропривод, в котором скорость выходного звена гидродвигателя может изменяться по заданному закону, называется регулируемым. В случае отсутствия устройств для изменения скорости – нерегулируемым.

5.3 Область применения и рабочие жидкости гидропривода

Гидравлические приводы нашли широкое применение для осуществления движения рабочих органов различных машин. В машиностроении гидравлические приводы применяют в системах автоматического управления металлорежущих станков и автоматических линий, роботов-манипуляторов, прессов, технологических машин в металлургической, пищевой, химической, легкой и других отраслях промышленности.

Кроме этого, объемный гидропривод используют в сельскохозяйственных, строительных, транспортных машинах, угольных комбайнах, буровых установках, самолетах, военной технике и др.

Широкое использование гидропривода обусловлено его существенными преимуществами, к которым можно отнести безступенчатое регулирование скорости вращения или перемещения рабочего органа машины, возможность дистанционного регулирования, реверс исполнительного органа, надежность работы и др.

К основным недостаткам объемного гидропривода следует отнести утечки и нагрев жидкости, необходимость применения специальных устройств для поддержания постоянной температуры рабочей среды, более низкий к.п.д., чем у механических передач.

Рабочая жидкость в гидроприводе является одновременно носителем энергии и смазкой. При этом она подвергается воздействию высоких давлений, скоростей и температур. Кроме этого, жидкость должна быть нейтральной к материалам, быть пожаробезопасной и нетоксичной. В значительной степени этим требованиям удовлетворяют минеральные масла и синтетические жидкости на кремнийорганической основе. В настоящее время в качестве рабочих жидкостей объемных гидроприводов, используемых в общем машиностроении, применяются минеральные масла: индустриальные

; турбинное; веретенное; АМГ – 10 и др.

Тип рабочей жидкости, применяемой в гидроприводе, определяется условиями его эксплуатации.

6 Насосы объемного гидропривода

6.1 Общая характеристика насосов и их классификация

Насосы – это гидравлические машины, в которых происходит преобразование механической энергии привода в гидравлическую энергию перекачиваемой жидкости.

Насосы подразделяются на два основных класса: динамические и объемные (рис.6.1).

Рисунок 6.1 – Классификация насосов

К динамическим насосам относятся центробежные, осевые, вихревые и др. Рабочим органом этих насосов, как правило, является вращающееся рабочее колесо (рис.6.2).

Рисунок 6.2 – Схема центробежного насоса:

1 – подвод; 2 – р.к; 3 – отвод; 4 – диффузор

Энергия от рабочего колеса передается жидкости путем динамического взаимодействия лопастей колеса с обтекающей их жидкостью.

В объемных насосах рабочий процесс основан на попеременном заполнении рабочей камеры жидкостью и вытеснении ее при помощи вытеснителя. Вытеснителями могут быть поршни, плунжеры, шестерни, винты, пластины и т.п.

Остановимся более подробно на характеристике объемных насосов, которые применяются в объемном гидроприводе. По характеру процесса вытеснения жидкости объемные насосы разделяются на поршневые и роторные.

В поршневом насосе жидкость вытесняется из неподвижных камер в результате возвратно-поступательного движения поршней.

В роторном насосе жидкость вытесняется из перемещаемых рабочих камер в результате вращательного или вращательно-поступательного движения вытеснителей (поршней, винтов, пластин).

К общим свойствам объемных насосов, которые отличают их от динамических (лопастных), относятся цикличность рабочего процесса, самовсасывание, малая зависимость подачи насоса от развиваемого ими давления.

6.2 Основные параметры объемных насосов

Для характеристики насосов объемного гидропривода используют следующие параметры:

1 Рабочий объем

- разность наибольшего и наименьшего значений объема рабочей камеры за один оборот вала или за двойной ход рабочего органа насоса.

2 Подача насоса

- объем жидкости, подаваемой насосом за единицу времени.

3 Давление насоса

- разность между давлением на выходе из насоса и давлением на входе в него

. (6.1)

4 Мощность N ,кВт, потребляемая вращательным насосом (подводимая от двигателя):

, (6.2)

где M – крутящий момент на валу насоса;

- частота вращения вала.