Основные понятия

Принцип действия объемного гидропривода. Основные понятия. Классификация объемных гидроприводов по характеру движения выходного звена и другим признакам. Элементы гидропривода (гидродвигатели и гидроаппаратура, фильтры, гидроаккумуляторы, гидролинии). Рабочие жидкости, применяемые в гидроприводах.

Методические указания.

Гидравлический привод состоит из источника энергии рабочей жидкости (насоса), получающего механическую энергию от ведущего звена (например, от электродвигателя), и потребителя энергии жидкости (гидродвигателя), передающего механическую энергию исполнительному органу. Насос и гидродвигатель соединяют два основных трубопровода, по одному из которых рабочая жидкость перемещается от насоса к двигателю, а по другому возвращается из гидродвигателя к насосу. На обоих трубопроводах монтируются управляющие и регулирующие гидроаппараты определенного назначения.

Объемные гидроприводы обладают высоким быстродействием, незначительными размерами и небольшой массой. Высокий модуль упругости рабочей жидкости и герметичность гидроаппаратов (по сравнению с гидродинамическими передачами) обеспечивают механическую жесткость связи между ведущим и ведомым звеньями. Исключение поломок в машинах и механизмах с объемным гидроприводом обеспечивается предохранительными клапанами.

19

Полный к.п.д. гидропривода сравнительно высок. Потери мощности в гидропередаче, состоящей из насоса и гидромотора, определяют как произведение их к.п.д.

,                                        (29)

где h_н – полный к.п.д. насоса; h_м – полный к.п.д. гидромотора.

Если гидролинии гидропривода достаточно длинные и на них смонтирована различная аппаратура, необходимо учитывать гидравлические потери на трение по длине и местные гидравлические потери. Эти потери давления учитываются гидравлическим к.п. д. передачи:

,                            (30)

где р_н – давление на выходе из насоса;  – потери давления на трение по длине и на местных сопротивлениях.

Полный к.п.д. передачи равен произведению полных к.п.д насоса, гидромотора, а также гидравлического к.п.д. передачи:

,                                        (31)

или как отношение полезной мощности на валу гидромотора и приводной мощности насоса :

.                            (32)

Полный к. п. д. гидропривода средней мощности обычно равен 80...85 %, хотя в отдельных случаях он достигает 90...94 %.

Рабочим жидкостям гидроприводов должны быть присущи: хорошие смазочные свойства, малое изменение вязкости в широком диапазоне температуры, большой модуль упругости, химическая стабильность, малая способность к растворению воздуха, хорошая теплопроводность, возможно меньший коэффициент теплового расширения и пр.

Одна из наиболее важных характеристик минерального масла – его вязкость. Она должна иметь определенное значение при том давлении и той температуре, которые будут во время эксплуатации гидропривода. Следует выбрать рабочую жидкость с оптимальной вязкостью. В гидроприводах машин в зависимости от их назначения, условий эксплуатации и степени надежности находят применение растительные и минеральные масла, синтетические жидкости, глицерин, спиртоглицериновые и водоглицериновые смеси, вода и водомасляные эмульсии, керосин и керосиномасляные смеси. В гидроприводах станков и других машин обычно используют минеральные масла.

Вязкость минеральных масел в значительной степени зависит от температуры. Температура рабочей жидкости 55...60°С считается нормальной. С повышением температуры вязкость уменьшается, а с ростом давления – повышается. Так, при давлении 15 МПа вязкость масла может возрасти на 25...30 % по сравнению с ее значением, определенным при атмосферном давлении.

С увеличением вязкости возрастают потери давления в гидросистеме, однако одновременно уменьшаются утечки. Поскольку и потери давления, и утечки приводят к снижению к.п.д. гидропривода, необходимо строго придерживаться рекомендаций завода-изготовителя, касающихся характеристик рабочей жидкости.

Наилучшими сортами масла для гидропривода металлорежущих станков являются масла с высокой степенью очистки – веретенное АУ и турбинные 22 и 30.

Гидродвигатели

Силовые гидроцилиндры, их назначение и устройство. Расчет гидроцилиндров. Поворотные гидродвигатели. Роторные гидродвигатели – гидромоторы. Обратимость роторных насосов и гидромоторов. Гидромоторы роторно-поршневых,

20

пластинчатых, шестеренных и винтовых типов. Расчет крутящего момента и мощности на валу гидромотора. Регулирование рабочего объема. Высокомоментные гидромоторы.

Методические указания.

Под объемным гидродвигателем понимают гидромашину, предназначенную для преобразования энергии потока масла в энергию движения выходного звена гидропривода. Рабочий процесс этой гидромашины основан на попеременном заполнении рабочей камеры маслом и вытеснении его из рабочей камеры.

Гидродвигатели, как и насосы, в зависимости от того, какую энергию потока жидкости (потенциальную или кинетическую) они преобразуют в механическую работу выходного звена, подразделяют на объемные и лопастные (динамические). Объемные гидродвигатели разделяют на гидродвигатели с ограниченным ходом (двигающиеся возвратно-поступательным или возвратно-поворотным движением) и с неограниченным ходом (вращающиеся). Первые называют гидроцилиндрами, а вторые – гидромоторами.

Применяемые в станкостроении гидроцилиндры по направлению действия рабочей среды подразделяют на цилиндры одностороннего и двустороннего действия, а по конструкции рабочей камеры – на поршневые (с односторонним или двусторонним штоком) и на плунжерные цилиндры.

Основными параметрами гидроцилиндров являются: геометрические – диаметры цилиндра и штока, рабочие площади поршня в поршневой и штоковой камерах, ход поршня; динамические – развиваемое цилиндром усилие при движении поршня в каком-либо направлении, скорость движения поршня в одном или в другом направлении, количество рабочей жидкости, поступающей или сливающейся из цилиндра, давление масла в поршневой или штоковой камерах цилиндра. Основные параметры цилиндров регламентируются государственными стандартами.

В процессе работы оборудования цилиндр должен преодолеть внешние нагрузки, силы трения и веса, а в динамических режимах – инерционные нагрузки.

При определении скорости движения поршня или развиваемого цилиндром усилия следует учитывать коэффициенты полезного действия гидроцилиндра (объемный или механический).

К лопастным гидродвигателям относят гидротурбины различных типов, которые не следует путать с роторными гидромоторами вращательного движения. Гидротурбины отличаются как принципом работы, так и рабочими характеристиками.

Заметного различия в конструкциях объемного насоса и гидромотора нет, иногда они могут быть совершенно одинаковыми. Роторный насос (например, шестеренный) без каких-либо переделок может работать в качестве гидромотора. Гидромоторы применяются в технике значительно меньше, чем электромоторы, однако иногда они имеют некоторые преимущества перед ними. Гидромоторы например, в среднем в 3 раза меньше по размерам и в 15 раз по массе, чем аналогичной мощности электромоторы. Диапазон регулирования частоты вращения вала гидромотора на много шире, чем у электромотора, причем плавное регулирование частоты вращения осуществляется у гидромотора легче (путем регулирования его рабочего объема).

Основными параметрами гидромоторов являются: рабочий объем, количество масла, потребляемое гидромотором (расход), крутящий момент и частота вращения гидромотора, перепад давления в камерах гидромотора, мощность на валу.

В связи с утечками и механическим трением в гидромоторе фактические значения расхода масла, крутящего момента и эффективной мощности несколько отличаются от их теоретических значений. Различия фактических значений параметров от теоретических учитываются объемным и механическим коэффициентами полезного действия гидромотора.

21