Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников инженерно-технических специальностей (стр. 8 из 21)
Виды исполнений распределителей классифицируют по конструкции, типу управления, диаметру условного прохода, присоединению, числу рабочих позиций, номинальному давлению и пр.
Распределители выпускают двух конструктивных исполнений: с принятыми отечественными и международными присоединительными размерами. По типу управления различают распределители с ручным, ножным, механическим, гидравлическим, электрическим, электрогидравлическим, пневматическим и пневмо-гидравлическим управлением. Каждому диаметру условного прохода соответствует определенный номинальный расход рабочей жидкости. По виду присоединения различают резьбовое и стыковое исполнения распределителей. По числу рабочих позиций различают двух- и трехпозиционные аппараты.
Новые возможности компоновки открывает система модульного монтажа гидроаппаратуры. Наличие двух стыковых плоскостей у гидроаппаратов позволяет устанавливать различные аппараты один на другой в вертикальный пакет. Применение такого модульного монтажа упрощает изготовление гидроприводов, позволяет предельно сократить число трубопроводов. Следует заметить, что такой метод монтажа имеет и определенные недостатки.
При проектировании несложных объемных гидроприводов часто выполняют не слишком сложные гидравлические расчеты, как, например, подбор диаметра гидролинии любого назначения и определение гидравлических потерь, подбор определенных гидравлических аппаратов и определение их рабочих характеристик, определение основных характеристик гидропривода и другие расчеты.
Давление в любом сечении гидролиний гидропривода может быть определено по упрощенному уравнению Бернулли:
, (33)где р1, р2 – гидродинамические давления в сечениях; Dр – общие потери давления; Dртр – потери давления на трение по длине; Dрм – потери давления на местных сопротивлениях.
При гидравлическом расчете трубопроводов гидропривода учитываются как потери трения по длине, так и местные потери. Местные потери при поворотах и разветвлениях трубопровода, в местах резкого расширения или сужения и прочих в расчетах не учитываются, так как они незначительны по сравнению с потерями в гидравлических аппаратах. Основные местные потери наблюдают при протекании рабочей жидкости через гидравлические аппараты, например распределители жидкости, фильтры, клапаны, дроссели и др.
Методика расчета потерь давления на трение по длине и на местных сопротивлениях была изложена в темах 5 и 6. Протери давления в гидравлических аппаратах чаще всего оценивают по расходу, проходящему через аппараты. Потери давления в аппарате определяют экспериментальным путем по номинальному
22
расходу Qном. Когда через аппарат протекает расход Q, отличающийся от Qном, потери давления определяют по формуле
, (34)где Dрном – потери давления в аппарате при протекании через него номинального расхода Qном.
При выборе скорости потока в гидролиниях гидропривода необходимо учитывать, что с увеличением скорости увеличивается потеря напора в системе, а уменьшение скорости ведет к увеличению диаметра и веса трубопровода и, следовательно, к увеличению его стоимости. Увеличение площади поперечного сечения трубопровода вызывает увеличение объема жидкости, а это ухудшает жесткость системы (увеличивается абсолютная сжимаемость жидкости). Рекомендуемая скорость течения жидкости также является функцией рабочего давления.
Гидравлические аппараты между собой обычно соединяют жесткими и гибкими трубопроводами. В гидроприводах широко применяют стальные бесшовные холоднодеформированные трубы по ГОСТ 8734 – 75, медные трубы по ГОСТ 617 – 72 и рукава высокого давления по ГОСТ 6286 – 73. Основные характеристики трубопровода (гидролинии): его наружный диаметр и толщина стенки. Минимально допустимая толщина стенки d, мм, зависит от рабочего давления, р, МПа:
, (35)где
– допускаемое напряжение на разрыв для материала трубопровода МПа (для труб, изготовленных из стали 20, s = 140 МПа), d – внутренний диаметр трубопровода, мм.Полученная толщина стенки округляется в большую сторону до ряда: 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2; 1,4; 1,5; 1,6 и т. д.
При выборе внутреннего диаметра трубопровода для той или иной линии гидросистемы необходимо учитывать рекомендацию СЭВ РС 3644 – 72, регламентирующую скорости потоков рабочей жидкости в напорных трубопроводах в зависимости от номинального давления: при давлении до 2,5 МПа – не более 2,0 м/с; при давлении до 6,3 МПа – 3,2; при давлении до 16 МПа – 4,0; при давлении до 32 МПа – 5,0 м/с. Для сливных линий обычно принимают
, а для всасывающих 
.Определенный по рекомендуемым скоростям диаметр гидролинии округляется до стандартного наружного диаметра. В общем случае скорость течения рабочей жидкости и диаметры гидролиний выбирают такими, чтобы потери давления на трение по длине Dртр не превышали 5–6 % от рабочего давления рн насоса, т.е.
. (36)Общие потери давления Dр в местных сопротивлениях и на трение по длине обычно не превышают 10 % от рабочего давления насоса, т. е.
.25. Схемы гидропривода и системы гидроавтоматики
Схемы гидропривода с замкнутой и разомкнутой циркуляцией, с дроссельным и объемным регулированием скорости. Сравнение различных способов регулирования скорости гидропривода. Стабилизация скорости. Синхронизация движения нескольких гидродвигателей.
Методические указания.
Скорость движения поршня гидроцилиндра или скорость вращении вала гидромотора регулируется изменением подачи насоса (объемное регулирование) или изменением расхода гидродвигателя путем установки дросселя и перепуска рабочей жидкости через переливной клапан при неизменной подаче насоса (дроссельное регулирование). Последнее более удобно, но связано с потерей мощности и нагревом жидкости. Оно менее экономично, чем объемное, при котором
23
насос с переменной подачей позволяет плавно изменять скорость рабочего органа без больших потерь энергии.
При дроссельном регулировании количество поступающей в гидродвигатель жидкости или отвод ее из гидродвигателя регулируется дросселем, подключенным на входе, выходе из гидродвигателя или параллельно насосу. Почти во всех схемах гидропривода дроссельное регулирование на выходе более предпочтительно, так как в этом случае рабочий орган гидродвигателя будет нагружен с обеих сторон, и поэтому его движение отличается большой плавностью.
При всех трех схемах установки дросселя скорость гидродвигателя изменяется в зависимости от нагрузки. Образовавшийся большой перепад давления на дросселе затрудняет получение малых расходов, так как для этого необходимо чрезмерно уменьшать площадь проходного сечения дросселирующей щели. Это приводит к быстрому ее засорению.
Для обеспечения постоянства скорости гидродвигателей независимо от нагрузки, необходимо иметь постоянный перепад давления на дросселе. Для этой цели применяют регуляторы потока, которые представляют собой комбинацию дросселя с регулятором постоянного перепада давления на дросселирующей щели.
В практике машиностроения довольно часто возникает необходимость в синхронной работе нескольких гидродвигателей. Решение таких задач особенно затруднено, когда потребители энергии удалены друг от друга на значительное расстояние, так как невозможно обеспечить между ними жесткую связь. В зависимости от назначения машины, компоновки механизмов и возможной степени рассогласования между их действиями применяют гидромеханический и гидравлический способы синхронизации. Особенно широкое распространение получил гидравлический способ синхронизации, так как в большинстве случаев позволяет использовать только нормализованную гидравлическую аппаратуру. В зависимости от способа подключения гидродвигателей в систему (параллельно или последовательно), существующие гидравлические синхронизирующие устройства объединяют в две большие группы, каждый из двух случаев применения синхронизирующих устройств создает различную точность синхронизации в движении нескольких гидроцилиндров или гидромоторов.
Объемный способ регулирования применяют в гидроприводах мощностью более 4 кВт, когда требуются большие усилия на выходном звене и при пуске машины под нагрузкой.
26. Следящий гидропривод
Назначение, принцип действия, схема и область применения следящего гидропривода в системах автоматического управления. Чувствительность, точность и устойчивость гидроусилителей.
Методические указания.
В машинах и станках с программным управлением, а также в промышленных роботах широко применяют следящие приводы. Это устройство – гидравлические усилители мощности, преобразующие входное механическое или электрическое воздействие в соответствующее перемещение выходного звена с усилием или моментом, достаточным для преодоления нагрузок на рабочих органах. Гидравлический следящий привод позволяет получить весьма высокий коэффициент усиления по мощности, достигающий десятков и даже сотен тысяч.