Шпаргалки к экзаменам и зачётам

Сравнение электро, гидро и пневмопривода

Преимущества гидропривода

• 1. Бесступенчатое регулирование скорости движения и обеспечение малых устойчивых скоростей. Минимальная угловая скорость вращения вала гидромотора может составлять 2…3 об/мин.

• 2. Небольшие габариты и масса. Время разгона, благодаря меньшему моменту инерции вращающихся частей не превышает долей секунды в отличие от электродвигателей, у которых время разгона может составлять несколько секунд.

• 3. Допускается частое реверсирование движения выходного звена гидропередачи. Например, частота реверсирования вала гидромотора может быть доведена до 500, а штока поршня гидроцилиндра даже до 1000 реверсов в минуту. В этом отношении гидропривод уступает лишь пневмоприводу, у которого число реверсов может достигать 1500 в минуту.

• 4. Большое быстродействие и наибольшая механическая и скоростная жесткость. Механическая жесткость - величина относительного позиционного изменения положения выходного звена под воздействием изменяющейся внешней нагрузки. Скоростная жесткость - относительное изменение скорости выходного звена при изменении приложенной к нему нагрузки.

• 5. Автоматическая защита гидросистем от вредного воздействия перегрузок благодаря наличию предохранительных клапанов.

• 6. Хорошие условия смазки трущихся деталей и элементов гидроаппаратов, что обеспечивает их надежность и долговечность. Так, например, при правильной эксплуатации насосов и гидромоторов срок их службы доведен в настоящее время до 5…10 тыс. ч работы под нагрузкой. Гидроаппаратура может не ремонтироваться до 10…15 лет.

• 7. Простота преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и возвратно-поворотные без применения каких-либо механических передач.

• 8. Простота автоматизации работы гидрофицированных механизмов, возможность автоматического изменения их режимов работы по заданной программе.

Недостатки гидропривода

• 1.Изменение вязкости применяемых жидкостей от температуры, что приводит к изменению рабочих характеристик гидропривода и создает дополнительные трудности при эксплуатации гидроприводов (особенно при отрицательных температурах).

• 2. Утечки жидкости снижают КПД привода, вызывают неравномерность движения выходного звена гидропередачи, затрудняют достижение устойчивой скорости движения рабочего органа при малых скоростях.

• 3. Требуется высокая точность изготовления элементов гидропривода.

• 4. Взрыво- и огнеопасность применяемых минеральных рабочих жидкостей.

• 5. Невозможность передачи энергии на большие расстояния из-за значительных гидравлических сопротивлений, снижение при этом КПД гидросистемы.

Основные элементы гидропривода

Обязательными элементами гидропривода являются насос и гидродвигатель. Насос является источником гидравлической энергии, а гидродвигатель — её потребителем, то есть преобразует гидравлическую энергию в механическую. Управление движением выходных звеньев гидродвигателей осуществляется либо с помощью регулирующей аппаратуры — дросселей, гидрораспределителей и др., либо путём изменения параметров самого гидродвигателя и/или насоса.

Также обязательными составными частями гидропривода являются гидролинии, по которым жидкость перемещается в гидросистеме.

Критически важной для гидропривода (в первую очередь объёмного) является очистка рабочей жидкости от содержащихся в ней (и постоянно образующихся в процессе работы) абразивных частиц. Поэтому системы гидропривода обязательно содержат фильтрующие устройства (например, масляные фильтры), хотя принципиально гидропривод некоторое время может работать и без них.

Поскольку рабочие параметры гидропривода существенно зависят от температуры рабочей жидкости, то в гидросистемах в некоторых случаях, но не всегда, устанавливают системы регулирования температуры (подогревающие и/или охладительные устройства).

Рабочая жидкость

Рабочая жидкость (в гидроприводе) — жидкость, используемая как носитель энергии. В качестве рабочих жидкостей применяются минеральные, синтетические и полусинтетические масла, жидкости на силиконовой основе, водо-масляные эмульсии, масляно-водяные эмульсии.

• В гидроприводе рабочая жидкость является энергоносителем, благодаря которому устанавливается связь между насосом и гидродвигателем. Рабочая жидкость обеспечивает смазывание трущихся поверхностей деталей, отводит тепло, удаляет продукты износа, защищает детали от коррозии.

• Условия эксплуатации :

• температура -60 …+90 0C;

• скорость жидкости при дросселировании до 50 м/ч;

• давление 32МПа и более.

• В качестве рабочих жидкостей в гидравлическом приводе применяют

• Минеральные масла

• Водомасляные эмульсии

• Смеси

• Синтетические жидкости.

Выбор типа и марки рабочей жидкости определяется назначением и условиями эксплуатации гидроприводов машин

Требования к рабочим жидкостям

Рабочие жидкости для гидросистем должны удовлетворять следующим требованиям:

вязкостью в требуемом диапазоне значений;

высоким индексом вязкости (минимальной зависимостью вязкости от температуры);

хорошими смазывающими свойствами;

химической инертностью к материалам, из которых сделаны элементы гидропривода;

высоким объёмным модулем упругости;

высокой устойчивостью к химической и механической деструкции;

высоким коэффициентом теплопроводности и удельной теплоёмкости и малым коэффициентом теплового расширения;

высокой температурой вспышки;

нетоксичностью.

Минеральные масла получают в результате переработки высококачественных сортов нефти с введением в них присадок, улучшающих их физические свойства. Присадки добавляют в количестве 0,05…10%. Присадки могут быть многофункциональными, т.е. влиять на несколько физических свойств сразу. Различают присадки антиокислительные, вязкостные, противоизносные, снижающие температуру застывания жидкости, антипенные и т.д.

Удельным весом масла называется отношение веса данного объема масла при температуре +20°С к весу такого же объема воды при температуре +4° С.Удельный вес масла с изменением давления и температуры изменяется незначительно. Практически для гидросистем он может быть принят γ = 0,9 Г/см³.

Вязкость масла является его важнейшей характеристикой. Неправильно выбранное по вязкости масло снижает коэффициент полезного действия гидросистемы: при низкой вязкости повышаются утечки, при высокой - увеличиваются потери на трение.Вязкость масла обычно измеряется в условных единицах- градусах Энглера. Определяют вязкость при помощи специального прибора, представляющего собой колбу с отверстием.

Условные градусы определяются как частное от деления времени истечения 200 см³ масла при температуре 50° С (или 100° С) через отверстие диаметром 2,8 мм на время истечения через это же отверстие 200 см³дистиллированной воды при 20° С.

Вязкость обозначается °E₅₀ (или °Е₁₀₀) и называется числом вязкости по Энглеру при 50°С (или при 100°С). Так как вязкость масла с изменением температуры существенно изменяется, то значение вязкости для одного и того же масла при 50 и 100° С будет различно. В таблицах свойств масел приводится вязкость при 50° С, так как рабочая температура масла в гидросистемах не должна превышать этой величины. Вязкость масла зависит от давления. При давлениях выше 50 кгс/см² вязкость заметно увеличивается.

Температурой вспышки называется температура, при которой пары масла при поднесении открытого огня воспламеняются. Температурой застывания называется температура, при которой масло застывает, т. е. не стекает под действием собственной силы тяжести.

 Водомасляные эмульсиипредставляют собой смеси воды и минерального масла в соотношениях 100:1, 50:1 и т.д. Минеральные масла в эмульсиях служат для уменьшения коррозионного воздействия рабочей жидкости и увеличения смазывающей способности. Эмульсии применяют в гидросистемах машин, работающих в пожароопасных условиях и в машинах, где требуется большое количество рабочей жидкости (например, в гидравлических прессах). Применение ограничено отрицательными и высокими (до 60 С) температурами.

Водомасляные эмульсии (дисперсионные системы масла и воды) в зависимости от способа диспергирования подразделяются на эмульсии, стабилизированные эмульгатором, и без него. По степени устойчивости против расслоения фаз эмульсии могут быть стабильными, полустабильными и нестабильными. Описание свойств эмульсий и их специфических особенностей применения в прокатном производстве достаточно широко содержится в исследованиях советских ученых. При концентрации дисперсной фазы до 0,1—0,15 % эмульсии могут быть стабильны и без эмульгаторов, однако такой способностью обладают далеко не все масла. Для обеспечения равномерного распределения частиц дисперсной фазы необходимы либо эмульгаторы, обеспечивающие получение стабильной эмульсии, либо специальные условия приготовления и подачи. Минеральные масла не смешиваются с водой, хотя при механическом перемешивании можно получить эмульсию. При прекращении перемешивания эта эмульсия быстро разлагается вследствие разной плотности масла и воды. Образование и стабильность водо-масляных смесей обеспечиваются тщательным перемешиванием компонентов в мешалках при температуре смеси 60—80°С и достаточной скоростью потока в системах подачи (Rе > 1000).

Синтетические жидкости

Рабочие жидкости на нефтяной основе не могут обеспечить весь диапазон требований, которые предъявляет к гидроприводам практика. Для гидроприводов, работающих в условиях, отличающихся от нормальных (tраб > 1000° С, повышенные требования к пожаробезопасности, чрезмерно низкие температуры окружающей среды и т.п.), или от которых требуется повышенная стабильность характеристик, применяются синтетические рабочие жидкости. Синтетические жидкости на основе силиконов, хлор- и фторуглеродистых соединениях, полифеноловых эфиров и т.д. негорючи, стойки к воздействию химических элементов, обладают стабильностью вязкостных характеристик в широком диапазоне температур. Обладая повышенными отдельными свойствами, синтетические рабочие жидкости имеют некоторые недостатки, препятствующие их широкому применению. Это в первую очередь высокая стоимость и ограниченность сырьевых ресурсов, используемых для изготовления синтетических жидкостей. Но последнее время, несмотря на высокую стоимость синтетических жидкостей, они находят все большее применение в гидроприводах машин общего назначения. Кроме того, ряд таких жидкостей плохо совместимы с основными материалами гидроприводов, токсичны и имеют худшие, по сравнению с минеральными маслами, показатели по отдельным свойствам.

Выбор рабочих жидкостей для гидросистемы машины определяется:

- диапазоном рабочих температур;

- давлением в гидросистеме;

- скоростями движения исполнительных механизмов;

- конструкционными материалами и материалами уплотнений;

- особенностями эксплуатации машины (на открытом воздухе или в помещении, условиями хранения машины, возможностями засорения и т.д.).

Диапазон рекомендуемых рабочих температур находят по вязкостным характеристикам рабочих жидкостей. Верхний температурный предел для выбранной рабочей жидкости определяется допустимым увеличением утечек и снижением объемного КПД, а также прочностью пленки рабочей жидкости.

Нижний температурный предел определяется работоспособностью насоса, характеризующейся полным заполнением его рабочих камер или пределом прокачиваемости жидкости насосом. При безгаражном хранении машин в зимнее время вязкость жидкостей становится настолько высокой, что в периоды пуска и разогрева гидросистемы насос некоторое время не прокачивает рабочую жидкость. В результате возникает "сухое" трение подвижных частей насоса, кавитация, интенсивный износ и выход насоса из строя. Таким образом, при применении рабочих жидкостей в условиях отрицательных температур пуску гидропривода в работу должен непременно предшествовать подогрев рабочей жидкости.

Рабочее давление в гидросистеме и скорость движения исполнительного механизма также являются важными показателями, определяющими выбор рабочей жидкости. Утечки жидкости повышаются при увеличении давления, следовательно, было бы лучше применять рабочую жидкость с повышенной вязкостью. Но при этом будут увеличиваться гидравлические потери, и снижаться КПД гидропривода. Аналогичное влияние оказывает на рабочую жидкость скорость движения исполнительных механизмов.

ГИДРОЛИНИИ

Гидролинии предназначены для прохождения рабочей жидкости в процессе работы гидропривода. В общем случае гидролиния состоит из всасывающей, напорной и сливной линий. Кроме того, в гидроприводе часто имеются гидролинии управления и дренажная. Всасывающая линия служит для подведения рабочей жидкости к насосу из бака, от распределителя или непосредственно от гидродвигателя.

По напорной гидролинии жидкость от насоса поступает через регулирующие и управляющие устройства к гидродвигателю.

По сливной гидролинии рабочая жидкость от гидродвигателя возвращается обратно к насосу (замкнутая схема циркуляции) или сливается в гидробак (разомкнутая схема циркуляции).

Всасывающая гидролиния имеет наибольший диаметр, и предназначена для перемещения жидкости из бака во всасывающую полость насоса

Гидролинии по конструкции бывают жёсткими и гибкими.

Жесткие трубопроводы изготавливают из стали, меди, алюминия и его сплавов. Стальные применяют при давлениях до 32 МПа, из сплавов алюминия до 15МПа. Медные трубопроводы при меньших давлениях (до 5МПа), где в силу пластичности материала требуется значительные деформации при монтаже гидролиний

Гибкие трубопроводы (рукава, шланги ) изготавливают из полимеров (резина, поливинилхлорид, полиамид, полиолефины, фторопласт) и металла. Полимерные рукава состоят из эластичной внутренней трубки, упрочненной наружной оплеткой или внутренним текстильным каркасом .

Металлические рукава имеют гофрированную внутреннюю трубу, выполненную из бронзовой или стальной ленты, и наружную проволочную оплетку. Между витками ленты находится уплотнитель. Рукава с хлопчатобумажным уплотнением предназначены для работы с температурой рабочей жидкости до 110 С, а с асбестовым уплотнением - до 300 С. Металлические рукава применяют в специфических условиях эксплуатации гидросистем, в контакте с агрессивными рабочими жидкостями.

Гидролинии должны обладать:

- достаточной прочностью;
- минимальными потерями давления на преодоление гидравлических сопротивлений;
- отсутствием утечек жидкости;
- отсутствием в трубах воздушных пробок .

идролинии предназначены для прохождения рабочей жидкости в процессе работы гидропривода. В общем случае гидролиния состоит из всасывающей, напорной и сливной линий. Кроме того, в гидроприводе часто имеются гидролинии управления и дренажная. Всасывающая линия служит для подведения рабочей жидкости к насосу из бака, от распределителя или непосредственно от гидродвигателя.

Соединение гидролиний

 

 Шестеренные насосы

Шестеренные машины в современной технике нашли широкое применение. Их основным преимуществом является конструкционная простота, компактность, надежность в работе и сравнительно высокий КПД. В этих машинах отсутствуют рабочие органы, подверженные действию центробежной силы, что позволяет эксплуатировать их при частоте вращения до 20 с-1

1. С ВНЕШНИМ ЗАЦЕПЛЕНИЕМ
2. С ВНУТРЕННИМ ЗАЦЕПЛЕНИЕМ
3. ТРЕХШЕСТЕРЕННЫЙ

Шестеренный насос с внешним зацеплением состоит из ведущей и ведомой шестерен, размещенных с небольшим зазором в корпусе. При вращении шестерен жидкость, заполнившая рабочие камеры (межзубовые пространства), переносится из полости всасывания в полость нагнетания . Из полости нагнетания жидкость вытесняется в напорный трубопровод.

• Шестеренный насос состоит из корпуса 8, выполненного из алюминиевого сплава, внутри которого установлены подшипниковый блок 2 с ведущей 1 и ведомой 3 шестернями и уплотняющий блок 5, представляющий собой другую половину подшипника. Для радиального уплотнения шестерен в центральной части уплотняющего блока имеются две сегментные поверхности, охватывающие с установленным зазором зубья шестерен. Для торцевого уплотнения шестерен служат две поджимные пластины 7, устанавливаемые в специальные пазы уплотняющего блока с обеих сторон шестерен. В поджимных пластинах и в левой части уплотняющего блока есть фигурные углубления под резиновые прокладки 6. Давлением жидкости из полости нагнетания пластины 7 прижимаются к торцам шестерен, благодаря чему автоматически компенсируется зазор, а утечки остаются практически одинаковыми при любом рабочем давлении насоса. Ведущая и ведомая шестерни выполнены заодно с цапфами, опирающимися на подшипники скольжения подшипникового и уплотняющего блоков. Одна из цапф ведущей шестерни имеет шлицы для соединения с валом приводящего двигателя. Насос закрывается крышкой 4 с уплотнительным резиновым кольцом 9. Приводной вал насоса уплотнен резиновой манжетой, закрепленной специальными кольцами в корпусе насоса.

• В общем случае подача шестерного насоса определяется по формуле

где k - коэффициент, для некорригированных зубьев k = 7, для корригированных зубьев k = 9,4; D - диаметр начальной окружности шестерни; z - число зубьев(z=8…18); b - ширина шестерен; n - частота оборотов ведущего вала насоса; ηоб - объемный КПД

Шестеренные насосы внутреннего зацепления

Вращающийся зубчатый ротор соединен с приводным двигателем и зацепляется с полым зубчатым колесом. Снизу (на рисунке) объем межзубьевых камер увеличивается, и насос «всасывает».
Это происходит на угле поворота 120°, поэтому объем заполняется относительно медленно.
Это обстоятельство определяет исключительную малошумность насоса и отличные всасывающие характеристики.
В области серповидного разделителя жидкость переносится без изменения объема камер.
В области нагнетания объемы межзубьевых камер уменьшаются, и жидкость вытесняется в напорную линию.
При зацеплении зубьев позитивно сказывается их специальная форма, при которой практически не имеется запираемых объемов (как это имеет место в насосах с наружным зацеплением, в которых при сжатии масла в этих объемах возникают пульсации давления и шум), что также способствует снижению шума.
Шестеренные насосы внутреннего зацепления в значительной степени избавлены от пульсаций давления и в этой связи генерируют минимальный уровень шума

Равномерность подачи жидкости шестерным насосом зависит от числа зубьев шестерни и угла зацепления. Чем больше зубьев, тем меньше неравномерность подачи, однако при этом уменьшается производительность насоса.

Для устранения защемления жидкости в зоне контакта зубьев шестерен в боковых стенках корпуса насоса выполнены разгрузочные канавки, через которые жидкость отводится в одну из полостей насоса

Рабочий объем от 3 до 250 см3
Рабочее давление до 30 МПа
Частота вращения 500...3000 мин-1 (в зависимости от типоразмера)

Роторно-винтовые насосы

Роторно-винтовые насосы имеют в корпусе два или три ротора.
Ротор с правой резьбой, соединенный с приводным двигателем, передает вращение на другие роторы, имеющие левую резьбу.
При этом образуется замкнутый промежуток между винтовыми поверхностями роторов, который передвигается без изменения величины объема от всасывающего отверстия к напорному. Таким образом, обеспечивается равномерная, почти без пульсаций подача насоса и, следовательно, - его малошумная работа.

Рабочий объем от 15 до 3500 см3
Рабочее давление до 20 МПа
Диапазон частот вращения 1000...3500 мин-1

Пластинчатые насосы

В таких машинах рабочие камеры образованы поверхностями статора, ротора, торцевых распределительных дисков и двумя соседними вытеснителями-платинами. Эти пластины также называют лопастями, лопатками, шиберами.

Пластинчатые насосы могут быть одно-, двух- и многократного действия. В насосах однократного действия одному обороту вала соответствует одно всасывание и одно нагнетание, в насосах двукратного действия - два всасывания и два нагнетания.

Пластинчатый насос двойного действия

Кольцо или статор имеет внутреннюю поверхность овальной формы. Благодаря этому каждая пластина за один оборот вала осуществляет два такта. Камеры вытеснения образуются ротором, двумя соседними пластинами, внутренней поверхностью статора и боковыми распределительными дисками.

В зоне с наименьшим зазором между ротором и статором объем камеры вытеснения (рабочей камеры) минимальный. Поскольку пластины постоянно прижимаются к внутренней поверхности статора, обеспечивается достаточная герметизация каждой из камер. При дальнейшем повороте объем камеры увеличивается и в ней возникает разрежение. В этот момент рабочая камера через прорези бокового распределительного диска соединена с всасывающей линией, и жидкость поступает в рабочую камеру.

Максимальный объем рабочей камеры достигнут , и ее соединение с всасывающей линией прерывается

При дальнейшем повороте ротора объем рабочей камеры уменьшается . Через прорезь бокового распределительного диска рабочая жидкость направляется в напорную линию.

Этот процесс реализуется дважды на каждый оборот вала

Для обеспечения гарантированного прижима пластин к статору задние торцовые поверхности пластин в зоне нагнетания нагружаются полным рабочим давлением.
Усилие прижима пластины к статору определяется произведением рабочего давления на площадь торцовой поверхности. При определенном давлении в зависимости от смазывающих свойств жидкости возможно нарушение масляной пленки между пластиной и статором, что ведет к ускоренному износу.

Для снижения прижимной силы пластинчатые насосы, работающие при давлении свыше 15 МПа, комплектуются двойными пластинами.

Через фаску или канавку находящаяся под давлением жидкость из задних торцовых камер подводится в пространство между кончиками пластин, причем площадь FA1 меньше, чем FA.

В результате прижимная сила в значительной степени компенсируется

Подачу пластинчатого насоса двойного действия определяют по формуле

где b - ширина ротора; R1 и R2 - радиусы дуг, образующих профиль внутренней поверхности статора; t - толщина платин; z - число пластин; α - угол наклона пластин к радиусу

• Пластинчатые гидромоторы могут быть также одно-, двух- и многократного действия. Пластинчатые гидромоторы от пластинчатых насосов отличаются тем, что в их конструкцию включены устройства, обеспечивающие постоянный прижим пластин к статорному кольцу.

• При подводе к машине жидкости на рабочую поверхность пластин действует сила, создающая крутящий момент на валу гидромотора, который для гидромоторов однократного действия определяется по формуле:

 

Надежность и срок службы пластинчатых гидромашин зависят от материала пластин и статорного кольца. Во избежание отпуска материала пластин из-за нагрева от трения о статорное кольцо пластины изготовляют из стали с высокой температурой отпуска. Статорное кольцо цементируется и закаливается. Ротор изготовляют из закаленной хромистой стали, а торцевые распределительные диски из бронзы.

Аксиально- поршневой насос с наклонным диском

- этороторный насос с вращат. движением ротора и возвратно-поступат. движением поршней (обычно 7 - 9), причём ось вращения ротора может составлять с осями поршней угол от 0 до 45°. Давление нагнетания до 30 МПа. Применяются в гидропередачах, в силовых следящих приводах. А.-п. н. могут использоваться в качестве гидравлич. двигателей.

1-торцевой распределитель(неподвижный); 2,3- рабочие камеры;

4-блок (вращается); 5-плунжеры; 6-упорный подшипник; 7-диск; 8- вал;

9, 10 –окна

Аксиально-поршневой насос с наклонным блоком

- это аксиально поршневой насос, у которого оси ведущего звена и ротора наклонного блока пересекаются

1- торцевой распределитель; 2, 3- рабочие камеры; 4-блок; 7-диск; 8-ведущий вал;

11-поршни; 12-дополнительный шарнирный вал

Радиально-поршневой насос

В радиально-поршневых насосах вытеснителями также являются поршни или плунжеры, но расположенные радиально. На рис. представлена конструктивная схема радиально-поршневого насоса однократного действия.

Основным элементом насоса является ротор 4 с плунжерами 5, который вращается относительно корпуса 6 насоса. Ротор 4 установлен в корпусе 6 со смещением оси (с эксцентриситетом e). Полости всасывания и нагнетания располагаются в центре насоса и разделены перемычкой 2.

При работе насоса плунжеры 5 вращаются вместе с ротором 4 и одновременно скользят по корпусу 6. За счет этого и пружин внутри рабочих камер обеспечивается возвратно-поступательное движение плунжеров 5 относительно ротора 4. Когда рабочая камера перемещается из верхнего положения 3 в нижнее 1, ее объем увеличивается. При этом перемещении она через отверстие в роторе 4 соединена с полостью всасывания, поэтому обеспечивается ее заполнение рабочей жидкостью — всасывание. При обратном перемещении — из нижнего положения 1 в верхнее 3 — камера уменьшается и происходит вытеснение жидкости в полость нагнетания

1, 3- рабочие камеры; 2- перемычка; 4-ротор; 5- плунжеры; 6- корпус

где d - диаметр цилиндра; е - эксцентриситет; z - число поршней (чаще всего z = 7 или z = 9).

Пластинчатый поворотный гидродвигатель

Поворотный гидродвигатель (неполноповоротный гидромотор, поворотный гидроцилиндр) — гидравлическая машина, предназначенная для преобразования гидравлической энергии в механическую, и для сообщения рабочему органу возвратно-вращательного движения на угол, меньший 360°.

Двухпластинчатый поворотный гидродвигатель: фиолетовым цветом показана полость высокого давления, зеленовато-голубоватым — полость низкого давления

Чем больше количество пластин, тем больший момент на валу, но тем меньший угол поворота гидродвигателя, и тем меньшая угловая скорость вращения.

Максимальный угол поворота гидродвигателя зависит от числа пластин следующим образом: для однопластинчатого он составляет порядка 270°, для двухпластинчатого — около 150°, для трёхпластинчатого — до 70°. Гидродвигатели с числом пластин большим четырёх изготавливают редко.

Момент на валу пластинчатого поворотного гидродвигателя зависит от разности давлений в напорной и сливной гидролиниях, от разницы диаметров ротора и статора, от длины пластин и от числа пластин:

где:

b — длина пластины,

р1 и р2 — давления, соответственно, в полостях высокого и низкого давлений,

r1 — радиус внутренней поверхности статора, r2 — радиус ротора, z — число пластин.

Управление движением вала поворотного гидродвигателя осуществляется с помощью гидрораспределителя, либо с помощью средств регулирования гидропривода.

Поворотные гидродвигатели применяются, например, в механизмах поворота заслонок, во вращающихся упорах и др.

Вследствие того, что трудно обеспечить надёжное уплотнение пластин, пластинчатые поворотные гидродвигатели применяются только при низких давлениях рабочей жидкости [3].

Помимо пластинчатых поворотных гидродвигателей, применяются кривошипно-шатунные гидравлические поворотные механизмы, а также механизмы с зубчато-реечной передачей.

Кривошипно-шатунный поворотный гидродвигатель

Устройство поворотного гидродвигателя с шатунно-кривошипным приводом и поршнем, совершающим возвратно-поступательное движение, подобно гидроцилиндру двустороннего действия без выступающего из цилиндра хвостовика штока.

Средняя часть поршня через шатунно-кривошипную систему приводит в движение пустотелый вал, который передает наружу развиваемый крутящий момент. Поршень, шатун и кривошип компактно размещены в герметичном корпусе, который скрепляется фланцами и содержит опоры приводного вала.

Поворотные гидродвигатели с шатунно-кривошипным приводом и поршнем, совершающим возвратно-поступательное движение, могут быть изготовлены с углом поворота до 180°

ГИДРОЦИЛИНДРЫ

Гидроцилиндр — объёмный гидродвигатель возвратно-поступательного движения.

• Гидроцилиндры предназначены для создания осевой нагрузки при прямолинейном возвратно-поступательном перемещении.

• Гидроцилиндры характеризуются диаметром поршня, диаметром штока и номинальным давлением.

• Выпускаются с диаметром поршня 10…900мм, диаметром штока до 900 мм, номинальным давлением 2, 5…63 МПа.

Виды гидроцилиндров:

1 Гидроцилиндры одностороннего действия

2 Гидроцилиндры двустороннего действия

3 Телескопические гидроцилиндры

4 Дифференциальные гидроцилиндры

Плунжерный гидроцилиндр одностороннего принципа действия

1-гильза; 2- плунжер; 3- опора скольжения; 4- передняя проходная крышка, 5- уплотнительная манжета, 6- грязесъемное кольцо

• При подаче рабочей жидкости в полость гидроцилиндра, плунжер начинает выдвигаться. Максимальное развиваемое усилие F, Н

где p-максимально допустимое давление, Па;

А- площадь поперечного сечения плунжера, м2.

Обратное движение плунжера возможно при приложении внешней нагрузки или под действием массы плунжера (при вертикальном расположении гидроцилиндра).

Поршневые гидроцилиндры

По принципу действия подразделяются на поршневые цилиндры одностороннего действия ( а,б), двух стороннего ( в, г) . По числу штоков – с односторонним ( а,б, в) и двух стороннем штоком (г).

Гидроцилиндры двухстороннего действие

• Производят работу при прямом и обратном ходе штока. Перемещение штока осуществляется за счет попеременной подаче жидкости в одну из рабочих полостей гидроцилиндра.

 

Телескопические гидроцилиндры

Позволяют обеспечить большой рабочий ход, при небольших габаритных размерах . В корпусе располагается несколько гидроцилиндров, отличающиеся друг от друга по размерам.

действия и двустороннего действия.

Цилиндры одностороннего действия выдвигаются под воздействием гидравлического давления, а в исходное состояние возвращаются под воздействием внешней нагрузки или гравитации. Телескопические цилиндры используются в том случае, если имеется какая-либо нагрузка, которая, воздействуя на телескопический гидроцилиндр, возвращает его в исходное положение. Так, например, телескопические цилиндры используются на самосвалах, где под воздействием давления масла секции цилиндра (штоки гидроцилиндра) постепенно выдвигаются, а когда прекращается подача давления, под воздействием тяжести кузова секции телескопического гидроцилиндра складываются. Именно поэтому телескопические цилиндры одностороннего действия нашли применение в качестве исполнительного органа в опрокидывающем устройстве различных автомобилей, прицепов и полуприцепов тракторов и самосвалов. В свою очередь телескопические цилиндры также разделяются на 2 группы: безбуртовые и буртовые.

Гидроцилиндры двустороннего действия, как выдвигаются, так и возвращаются в исходное положение под действием давления масла. Процесс выдвижения аналогичен процессу телескопического гидроцилиндра одностороннего действия. А втягиваются секции благодаря тому, что масло, попадая между внутренним диаметром большей секции и внешним диаметром меньшей секции, за счет чего в этом объема образуется давление, которое и заставляет втягиваться меньшую секцию. После того, как меньшая секция втянется, тот же процесс начинается со следующей. Таким образом, автоматический процесс втягивания происходит до тех пор, пока телескопический гидроцилиндр не вернется в первоначальное положение.

Гидроаккумуляторы

Гидроаккуляторы- устройства , предназначенное для аккумулирования энергии рабочей жидкости , находящейся под давлением , для последующего возврата этой энергии в гидросистему

1 гидроаккумуляторы с механическим накопителем;

А)В грузовых гидроаккумуляторах накопление энергии гидравлической жидкости и её возврат в систему происходит за счет потенциальной энергии находящегося на определённой высоте груза.

Б)В пружинных гидроаккумуляторах накопление энергии гидравлической жидкости и её возврат в систему происходит за счёт механической энергии сжатой пружины.

2 гидроаккумуляторы с пневматическим накопителем - накопление энергии гидравлической жидкости и её возврат в систему происходит за счёт энергии сжатого газа. В пневмогидроаккумуляторах в качестве сжимаемой среды используется газ азот или сжатый воздух

Гидробак

H=0,67Н0

V=2…3 Q

h1=2…3d

h2=2d

Могут быть закрытые гидробаки с давлением до 1 МПа

Гидробак (гидравлический бак) — в гидроприводе ёмкость для хранения рабочей жидкости.

Гидравлические баки выполняют следующие функции:

Хранение рабочей жидкости. Гидросистема требует для своей работы некоторый запас рабочей жидкости.

Отстой рабочей жидкости. Поскольку системы объёмного гидропривода очень чувствительны к загрязнению рабочей жидкости, то крайне важным является очистка рабочей жидкости. Помимо фильтров, функцию очистки выполняют и гидробаки, в которых жидкость отстаивается и значительная часть абразивных частиц оседает на дно. В связи с этим в конструкциях гидробаков часто предусматривают специальные перегородки, препятствующие перемешиванию жидкости.

Охлаждение рабочей жидкости. Одним из недостатков гидропривода является зависимость его рабочих параметров от вязкости рабочей жидкости, а значит, от её температуры. В связи с этим важной является функция охлаждения рабочей жидкости в гидробаке. Площадь поверхности гидробака при проектировании часто специально увеличивают для увеличения теплоотдачи.