39967

Гидропривод металлургических машин

Книга

Производство и промышленные технологии

Рисунок 1 Схемы иллюстрирующие принцип действия объёмного гидропривода. Из рисунка 1а следует что при приложении силы Р к закрытому сосуду через поршень эта сила уравновешивается силой давления жидкости силой трения пренебрегаем и силой тяжести тоже Положение сохраняется если в качестве сосуда возьмём два гидроцилиндра соединённых гидролинией рисунок 1б При перемещении поршня 1 произойдёт вытеснение жидкости под поршнем 2. Реверсирование гидромотора можно осуществить также изменением направления потока жидкости направляемого насосом...

Русский

2013-10-13

8.17 MB

84 чел.

Министерство образования Российской Федерации

Сибирский государственный индустриальный университет

Кафедра механического оборудования металлургических заводов

Гидропривод металлургических машин

Издание СибГИУ                                            Новокузнецк 2012

Содержание

Введение 3

1. Принципы действия объемных гидроприводов 4

2. Термины и общие определения 6

3. Насосы 8

3.1 Классификация  -

3.2 Основные параметры насосов  -

3.3 Шестеренные насосы 11

3.4 Винтовые насосы 13

3.5 Пластинчатые насосы 14

3.6 Радиально-поршневые насосы 17

3.7 Аксиально-поршневые насосы 22

4. Исполнительные механизмы 24

4.1 Гидроцилиндры  -

4.2 Расчет гидроцилиндров 28

4.3 Моментные цилиндры (поворотники) 30

5. Гидроаппараты 32

5.1 Классификация гидроаппаратов  -

5.2 Распределители 33

5.3 Клапаны 37

5.3.1 Обратные клапаны  -

5.3.2 Предохранительные, перепускные и подпорные

клапаны 39

5.3.3 Гидроклапан давления типа Г54 42

5.4 Дроссели  -

5.5 Гидрозамки 46

5.6 Регуляторы потока (расхода) 47

6. Вспомогательное оборудование 49

6.1 Мультипликаторы давления  -

6.2 Гидравлические аккумуляторы  -

6.3 Синхронизаторы движения узлов 51

6.4 Гидравлические реле давления и температуры………………..54

6.5 Гидробаки и теплообменники…………………………………..59

6.6 Средства измерения……………………………………………...62

6.7 Фильтры 53

6.8 Уплотнительные устройства 73

6.8.1 Уплотнение штоков 73

6.8.2 Уплотнение поршней 77

6.8.3 Уплотнение неподвижных соединений 79

     7. Регулирование скорости движения выходного звена

         гидропривода…………………………………………………………80

         7.1 Дроссельный способ регулирования скорости выходного звена гидропривода ……………………………………………………………….80

         7.2 Объемный способ регулирования скорости выходного звена гидропривода ……………………………………………………………….88

         7.3 Коэффициент полезного действия и мощность гидропривода..91

         7.4 Сравнение способов регулирования гидроприводов…………..93

      8.Гидравлические следящие приводы(гидроусилители)…………….95

          8.1 Общие сведения………………………………………………….95

          8.2 Классификация гидроусилителей………………………………95

          8.3 Гидроусилители золотникового типа…………………………..96

          8.4 Гидроусилители с соплом и заслонкой………………………...98

          8.5 Гидроусилители со струйной трубкой…………………………100

          8.6 Двухкаскадные усилители………………………………………101

       9. Схемы типовых гидросистем………………………………………107

          9.1 Гидросхемы с регулируемым насосом и дросселем…………..107

          9.2 Гидросхемы с двухступенчатым усилением…………………   110

          9.3 Гидросхема непрерывного (колебательного) действия……….112

        10. Типовые схемы гидроприводов   металлургических машин 120

      Список литературы 126

Введение

В настоящее время во всем мире практически невозможно назвать такую отрасль промышленности или сельского хозяйства, в которых не применялся бы гидропривод. Возросшие в последние годы темпы создания и освоения серийного производства новых машин с гидравлическим приводом являются наглядным подтверждением научно- технического прогресса. Использование гидроприводов в строительных и дорожных машинах способствует значительному повышению уровня механизации в этих отраслях. Гидравлические устройства устанавливаются в системах управления на экскаваторах, бульдозерах, подъемниках, погрузчиках, кранах, а также в качестве силовых передач на движитель этих машин. Современные металлургические агрегаты и машины требуют применения высоконадежных приводов исполнительных механизмов, способствующих полной автоматизации и механизации металлургических процессов. Во многих случаях решение этих задач обеспечивается применением гидроприводов.

В результате внедрения современных технологических процессов и совершенствования гидравлического оборудования и машин с объемным гидроприводом за последние два десятилетия значительно улучшилось качество их изготовления, повысились продолжительность безотказной работы и технический ресурс.

В системах гидропневмоавтоматики различного рода клапаны позволяют предохранять систему от перегрузок, создать вполне определенное направление потока жидкости при разветвленных магистралях, установить определенную последовательность работы исполнительных механизмов, их динамические характеристики.

Использование гидравлических и пневматических передач в сочетании с электрическими приводами и  автоматизацией технологических процессов во многих отраслях народного хозяйства способствует повышению производительности и улучшения условий труда.

Гидроприводы делятся на два основных класса: гидростатические (объемные) и гидродинамические. В гидростатических приводах передача мощности осуществляется за счет высокого статического давления (до 1000 мПа), а в гидродинамических – за счет динамической составляющей энергии жидкости при сравнительно небольшом статическом давлении. Эти приводы отличаются по возможностям изменения кинематических и силовых характеристик исполнительных механизмов, и каждый из них имеет определенную область эффективного применения. С помощью гидростатического привода можно обеспечить исполнительным механизмам практически любые виды и законы движения (вращательное, поворотное, поступательное, сложное). К гидродинамическим приводам относятся гидромоторы, гидротрансформаторы, гидродинамические передачи и гидротурбинные двигатели.

Гидравлический привод по сравнению с электромеханическим приводом имеет определенные преимущества и недостатки.

Преимущества:

  •  малый объем и масса, приходящаяся на единицу передаваемой мощности;
  •  малая инерционность гидромашин, в связи с чем отношение момента гидродвигателя к моменту его инерции на порядок меньше, чем у электродвигателей. В связи с этим время реверса составляет 0,0030,05 с;
  •  бесступенчатость регулирования скорости;
  •  возможность точного регулирования положения рабочего органа;
  •  широкий диапазон скоростей вращения гидромоторов (от 5 до 1000 об/мин);
  •  высокий кпд, надёжность, простота автоматизации;
  •  возможность конструирования систем любой сложности путем использования стандартных элементов.

Недостатки:

  •  чувствительность к качеству рабочей жидкости с уплотнительных средств;
  •  более высокая культура и качество обслуживания.

   Виду того, что объемный гидравлический привод наиболее применим в приводах машин, данный курс будет посвящен изучению его элементам.

 

  1.  Принципы действия объёмных гидроприводов

Энергия идеальной жидкости определяется уравнением:

,

где  энергия положения;

энергия давления;

кинетическая энергия.

Передачу энергии жидкостью можно осуществлять, изменяя любой из членов данного уравнения. Для объёмных гидроприводов из трёх составляющих определяющей является энергия давления. Энергией положения в объемных гидроприводах обычно пренебрегают ввиду незначительности разности высот отдельных элементов гидропривода. А кинетическая энергия учитывается при расчёте гидродинамических передач и в специальных видах расчётов объёмных приводов.

Принципы действия объёмных приводов основаны на высоком объёмном модуле упругости жидкости (малой сжимаемости) и на законе Паскаля, согласно которому всякое изменение давление в какой–либо точке покоящейся капельной жидкости, не нарушающее её равновесия, передаётся в другие точки без изменения.

Рисунок 1 - Схемы, иллюстрирующие принцип действия объёмного гидропривода.

Из рисунка 1а следует, что при приложении силы Р к закрытому сосуду через поршень эта сила уравновешивается силой давления жидкости (силой трения пренебрегаем и силой тяжести тоже)

Положение сохраняется, если в качестве сосуда возьмём два гидроцилиндра, соединённых гидролинией (рисунок 1б)

При перемещении поршня 1 произойдёт вытеснение жидкости под поршнем 2. Если учесть, что жидкость несжимаема, то

, то ,

где Q – расход.

2. Термины и общие определения

Насос – машина для создания потока жидкой среды. В объёмном насосе жидкая среда перемещается путём периодического изменения объёма занимаемой ею камеры, попеременно сообщающейся с входом и выходом насоса.

Объёмный гидродвигатель – машина для преобразования энергии потока рабочей среды в энергию выходного звена. Объёмный гидродвигатель с вращательным движением выходного звена называется гидромотором; с прямолинейным – гидроцилиндром; с возвратно-поступательным движением ведомого звена на угол  - гидроповоротником.

Объёмный гидропривод – гидравлическая система, включающая объёмный насос и гидродвигатель с устройствами управления.

Гидроаппаратурой называются устройства, предназначенные для изменения параметров потока рабочей жидкости или для поддержания их на определённом постоянном уровне (давление, расход и направление движения).

На рисунке 2а показана принципиальная схема гидропривода возвратно-поступательного движения.

Регулирование скорости гидродвигателя (гидроцилиндра) по этой схеме достигается установкой дросселя, с помощью которого создаётся сопротивление на входе насоса, в результате часть жидкости отводится (переливается) через предохранительный клапан в бак. Такая система пригодна при мощности до 7 кВт, т. к. при большей передаваемой мощности будет иметь место значительный нагрев жидкости и неэффективное использование энергии.

На рисунке 3б приведена схема гидропривода вращательного движения.

Реверсирование вращения гидромотора осуществляется с помощью распределителя 3

По схеме на рисунке 2а и 2б рабочая среда поступает от объёмного гидродвигателя в бак  или во всасывающую линию насоса. Такой гидропривод называется гидроприводом с открытой циркуляцией.

Реверсирование гидромотора можно осуществить также изменением направления потока жидкости, направляемого насосом (рисунок 2в).

Гидросистема в данном случае должна быть снабжена обратными клапанами 7, отсоединяющими нагнетательную линию от бака и одновременно обеспечивают подпитку всасывающей полости насоса в случае, если в последней в результате утечки жидкости образуется вакуум. Такая система называется с закрытой циркуляцией.

1 - насос; 2 - гидроцилиндр; 3 – распределитель; 4 – дроссель; 5, 9 – предохранительные клапаны; 6 – гидробак; 7 – гидромотор; 8 – обратный клапан.

Рисунок 2 - Принципиальные схемы гидроприводов прямолинейного (а) и вращательного (б и в) движений.

По виду источника энергии гидропривод разделяют на 3 типа: магистральные (жидкость подаётся от единой магистрали не входящей в состав гидропривода и питающей несколько гидроприводов); насосный (насос входит в состав привода); аккумуляторный (рабочая жидкость подаётся в гидродвигатель от аккумулятора, заряжаемого, в свою очередь насосом).

По характеру управления параметром движения выходного звена гидроприводы бывают:

а) с дроссельным регулированием;

б) с объёмным регулированием (с помощью регулируемого насоса);

в) с управлением приводящим двигателем (изменение скорости вращения эл. двигателя);

г) с машинно-дроссельным регулированием.

3. Насосы

3.1 Классификация

Для создания потока жидкой среды в гидроприводах используются насосы:

а) с вращательным движением ведущего звена;

б) с возвратно-поступательным движением;

в) с вращательным и возвратно-поступательным движением.

Насосы с вращательным и совместно вращательным и поступательным движением называют роторными.

Наибольшее применение имеют насосы:

  1.  шестерённые - роторно-вращательные насосы с перемещением зубчатой среды в плоскости, перпендикулярной оси вращения рабочих органов, выполненных в виде шестерён;
  2.  кривошипно-поршневые насосы – возвратно-поступательные насосы с рабочими органами в виде поршней, с вращательным движением ведущего звена и кривошипно-шатунным механизмом передачи движения рабочим органам;
  3.  радиально – поршневые насосы – роторно-поршневые насосы, у которых ось вращения ротора перпендикулярна осям рабочих органов (или составляет с ними угол более 45 градусов);
  4.  аксиально-поршневые насосы – роторно-поршневые насосы, у которых ось вращения ротора параллельна осям рабочих органов (или составляет с ними угол менее 45 градусов);
  5.  пластинчатые – роторно-вращательные с перемещением жидкой среды в плоскости, перпендикулярной оси вращения пластин;
  6.  винтовые – роторно-вращательные насосы с перемещением жидкой среды параллельно оси вращения винтов.

Условное обозначение насосов на гидравлических схемах представлено в таблице 1.

3.2 Основные параметры насосов.

  1.  Рабочий объём () - разность наибольшего и наименьшего рабочего пространства за один оборот (цикл работы) рабочего органа.

Объёмная подача – это объём подаваемой рабочей жидкости в единицу времени

,

где n- частота вращения.

Таблица 1 - Условные обозначения насосов.

  1.  Номинальное давление ()- наибольшее давление на выходе насоса, при котором он работает установленный срок службы.

Крутящий момент

где - перепад давлений, Па.

Характеристика насоса – зависимость подачи от давления нагнетания при постоянном числе оборотов (рисунок 3).

Рисунок 3 - Механическая характеристика насоса.

  1.  Неравномерность подачи насоса, оценивается коэффициентом пульсации КП

где Q max и Q min – максимальное и минимальное значение подачи;

Qср - среднее значение подачи;

  1.  Объёмный кпд – это отношение подачи насоса при номинальном давлении Qn к теоретической подачи QТ

  1.  Теоретическая мощность на валу насоса

где  - теоретическая подача, м3/с;

- перепад давлений, кПа.

9. Механический кпд насоса, обусловлен механическим трением и гидравлическим сопротивлением, создающими на валу дополнительный момент трения, который необходимо преодолеть

10. Полный или общий кпд насоса, определяется как произведение объёмного и механического кпд

3.3 Шестерённые насосы.

Шестерённые насосы выполняются с шестернями внешнего (рисунок 4) и внутреннего зацепления, двух, трёх шестерёнными, одно, двух и многоступенчатыми. Наиболее распространённым являются двух шестеренный насос с шестернями внешнего зацепления. Давление этих насосов достигает 30 мПа, производительность до 1000 л/мин. Насосы отличаются большим сроком службы, который составляет не менее 5000 часов.

Число оборотов составляет 22004000 в минуту. Объёмный кпд 0,950,96. Общий кпд 0,870,9.

1-корпус; 2-шестерня; 3-плавающая втулка; 4-неподвижная втулка; 5-пружин; 6-уплотнение.

Рисунок 4 - Конструкция шестерённого насоса.

При вращении шестерен жидкость, заключённая во впадинах зубьев, переносится в камеру нагнетания. Зубья а1 и а2 при вращении шестерён вытесняют больше жидкости, чем может поместиться в пространстве, освобождаемом зубьями в1 и в2, находящимися в зацеплении. В результате жидкость в количестве, равном разности объёмов описываемых этими двумя парами зубьев, вытесняется в нагнетательную камеру.

Для того чтобы смягчить гидравлический удар необходимо обеспечить постепенное заполнение рабочих камер жидкостью и сжатие её до величины рабочего давления до соединения камер с нагнетательной магистралью. Для этого на цилиндрической поверхности колодцев под шестерни со стороны полости нагнетания прорезают узкие (0,50,6мм) щели, до того, как последняя соединится с полостью нагнетания.

Наиболее нагруженными узлами шестерённого насоса являются его подшипники, на которые действуют радиальные силы от давления жидкости на шестерни и механические силы.

Разгрузку валов от действия одностороннего радиального давления жидкости выполняют путём непересекающихся между собой радиальных сверлений в шестернях, которые обеспечивают равенство давлений в диаметрально - противоположных межзубовых впадин шестерен.

При вращении шестерён часть жидкости может быть запёрта во впадинах между зацепляющимися зубьями, которая вызовет дополнительную нагрузку на подшипнике, приведёт к нагреванию жидкости и к повышению шума. Запёртый объём обычно разгружается с помощью глухих канализационных канавок небольшой глубины, выполненных на боковых крышках насоса, через одну из которых запертый объём, уменьшающийся при вращении шестерен, соединяется с полостью нагнетателя, а увеличивающийся – с полостью всасывания.

Рабочий объём насоса определяется

где  - диаметр начальной окружности шестерен;

m –модуль зацепления;

b – ширина шестерни;

z – число зубъев.

Расчётная подача насоса

Коэффициент пульсации

Шестерни в большинстве случаев выполняют совместно с валиками, однако, в некоторых случаях, отдельно, с соединением шестерён с валиками с помощью шпонок, шлицов, шарниров. Уплотнение выходных валиков обычно выполняют в виде двух стандартных уплотнительных узлов, пространство между которыми соединено с атмосферой или полостью всасывания насоса дренажным отверстием.

Для повышения давления или подачи жидкости применяются многошестерённые насосы (до 6 пар шестерен) путём последовательного или параллельного соединения в одном корпусе пар шестерён. Однако при этом уменьшается общий кпд. Используются так же многошестерённые насосы с тремя и более шестернями (до семи), размещёнными вокруг центральной ведущей шестерни. Для увеличения плавности работы насоса и уменьшения пульсации применяют шестерни с косым и шевронным зубом. Однако для косозубых шестерён необходимо, чтобы валики опирались своими торцами на упорные подшипники.

3.4 Винтовые насосы.

Увеличив угол наклона зубьев насоса с косозубыми шестернями, получим винтовой насос, который отличается надёжностью, компактностью и бесшумностью в работе, равномерной подачей жидкости. Винтовые насосы можно рассматривать как машины с косозубыми шестернями, число зубьев которых уменьшается до числа заходов винтовой нарезки. Эти машины могут работать и в режиме гидромотора. Винтовой насос (рисунок 5) представляет одну или несколько пар зацепляющихся винтов, плотно насажанных в расточку корпуса.

Рисунок 5 – Конструктивная схема двухвинтового насоса.

Часть впадин между витками нарезки, открытых для данного положения зацепляются жидкостью и после поворота на определённый угол отсекаются от входной полости и вытесняются в выходную камеру.

В практике распространены преимущественно трёхвинтовые насосы. Такой насос состоит из трёхвинтовых роторов, средний из которых является ведущим, а два боковых – ведомыми. Ведомые винты вращаются за счёт действия гидростатических сил давления жидкости на витки винтов. При этом угол подъёма винтовой линии выбирается таким, чтобы обеспечить вращение ведомых винтов за счёт давления рабочей жидкости, благодаря чему не требуется специальной силовой шестерённой передачи, хотя в некоторых видах насосов они встречаются. Нарезка винтов обычно двухзаходная с углом подъёма винтовой линии 30-45 градусов.

Трёхвинтовые насосы допускают высокие числа оборотов (до 18000 об/мин) и выпускаются на подачу до 15000 л/мин с приводом мощностью до 2700 кВт при давлении до 200 мПа. Объёмный кпд. насоса 0,750,98.

Рабочий объём трехвинтовых насосов

где - диаметр расточки под ведомые винты

3.5 Пластинчатые насосы.

Пластинчатыми насосами называют роторные насосы с рабочими камерами, образованными поверхностями ротора, статора, двух смежных пластин и боковых крышек. Эти насосы, получившие так же название лопастных, являются наиболее простыми из существующих типов и обладают при прочих равных условиях большим объёмом рабочих камер. В зависимости от количества подач за один оборот ротора бывают:

а) однократного действия;

б) двукратного действия;

в) четырёхкратного действия.

пластинчатым насосом является насос с двумя пластинами (рисунок 6) подвижно монтируемыми Насосы однократного действия применяют для гидросетей, не требующих высоких давлений (45 мПа) и применяют в качестве вспомогательных насосов (подкачки). Наиболее простым в общем сквозном радиальном пазу ротора. Эти пластины образуют с поверхностями ротора и смещённого относительно его статора на величину эксцентриситета е две серпообразные камеры: всасывающую полость (а) и нагнетательную полость (б).

Поскольку ротор в нижней части статора имеет плотный контакт, одна из пластин в любом положении ротора отделяет всасывающую полость от нагнетательной. Для возможности радиального перемещения пластин и обеспечения плотного контакта со статором, пластины распираются пружиной. Рабочий объём двухпластинчатого насоса и расчётная подача определяется:

где В – ширина ротора;

R и r – соответственно радиусы статора и ротора.

Рисунок 6 - Принципиальная схема двухпластинчатого насоса.

Недостатком двухпластинчатого насоса является:

  •  переменная подача по углу поворота (пульсация);
  •  односторонняя нагрузка на пластины от сил давления жидкости.

Для снижения пульсации подачи применяют насосы с несколькими пластинами (рисунки 7, 8).

Питание насоса (рисунок 7) осуществляется через всасывающее окно, а нагнетание – через нагнетательное, расположенное в боковых проточках. Объёмы между двумя соседними пластинами (шиберами) и поверхностями ротора и статора при вращении изменяются. Объёмы, находящиеся по правую сторону от вертикальной оси – уменьшаются (нагнетание), а по левую сторону увеличиваются (всасывание).

Рисунок 7 – Схема многопластинчатого                Рисунок 8 – Схема многпластинча-

насоса с боковым распределением.                   того насоса с цапфовым распределением.

Важным фактором работы насоса является герметичность при проходе пластины перевальной перемычки. Необходимо, чтобы в любом положении ротора между окнами находилось не менее одной пластины. Плотность контакта пластин со статором обеспечивается при помощи пружин или давления жидкости. Применяются так же другие схемы распределения жидкости, например с цапфовым распределением (рисунок 8).

Рисунок 9 - Пластинчатый насос двукратного действия.

Напорное и всасывающие окна "а" и "в" размещены в неподвижной цапфе. С рабочими камерами эти окна соединены радиальными отверстиями. Ротор в этой схеме соединяет их с валом при помощи торцевого соединения. Недостатком пластинчатых машин является трудность герметизации вытеснителей, особенно со стороны торцов, а так же большая нагрузка на ось ротора и пластины от сил давления жидкости. Поэтому на практике распространены нерегулируемые пластинчатые насосы двукратного и четырёхкратного действия. В этих насосах уравновешиваются радиальные нагрузки и они могут работать под более высоким давлением (до 14 мПа и выше). Насос практически состоит из двух насосов, размещённых в одном корпусе (рисунок 9).

В чугунном корпусе установлен статор фасонного профиля. Ротор установлен на валу с помощью шлицов. Вал вращается на подшипниках качения. С обоих сторон к  ротору давлением жидкости прижимаются торцевые пластины (диски) с прорезанными в них окнами. Эти окна соединены каналами корпуса с полостью всасывания и нагнетания. Пластины ротора могут располагаться под углом 7-15 градусов для уменьшения изгибающих моментов на неё со стороны сил трения в пазу. Объёмный кпд составляет , механический - , при частоте вращения 500-3000 об/мин. Срок службы насосов составляет около 3000 часов. Высота всасывания до 5 м. Ротор и статор изготавливают из легированных сталей с цементированием, боковые диски из кремнистой или марганцовистой бронзы. Пластины изготавливают из вольфрамовых (быстрорежущих) сталей и закаливают до HRC 63-65.

где к – число пластин;

b – длина лопасти;

с – толщина лопасти;

l – ход пластины.

3.6 Радиально – поршневые насосы

По типу механизма передачи движения рабочим органам (поршням) различают:

а) кривошипные насосы;

б) кулачковые насосы.

По типу распределительного механизма подачи и отвода жидкости насосы могут быть:

1) с распределением с помощью цилиндрического золотника;

2) с распределением с помощью плоского золотника;

3) с клапанным распределением;

4) с клапанно – щелевым распределением.

По количеству рядов цилиндров в роторе:

  1.  однорядные;
  2.  двухрядные;
  3.  многорядные.

Конструктивная схема радиально – поршневого насоса с распределением жидкости с помощью цилиндрического золотника представлена на рисунке 10.

Рисунок 10 - Принципиальная схема радиально-поршневого насоса.

При ходе поршней от центра блока жидкость будет засасываться поршнями через окна "а", а при ходе к центру – нагнетаться через окна "в". При переходе цилиндров через вертикальную ось они перекрываются уплотнительной частью (перевальной перемычкой) распределительной цапфы, ширина которой больше размера отверстий в донышках цилиндров. При работе насоса поршни прижимаются к статорному кольцу с помощью пружин, давлением жидкости или центробежной силы.

На рисунке 11 представлен насос с цапфовым распределением жидкости.

Рисунок 11 - Многорядный радиально-поршневой насос.

Для снижения сил трения поршней о статорное кольцо, последнее выполняется в виде обоймы роликового подшипника. Поршни при своём вращении вокруг оси ротора увлекают эту обойму, в результате кольцо будет следовать за ротором с угловой скоростью, равной скорости ротора. Передача крутящего момента от вала к ротору осуществляется с помощью цилиндрических роликов, выполняющих функцию шпонок.

Конструкция радиально – поршневого насоса с боковым распределением жидкости представлена на рисунке 12.

Изготавливают насосы мощностью до 3000 кВт при расходе до 8000 л/мин. Насосы малых типоразмеров выполняют до давления 100 мПа, ресурс работы 20 – 40 тыс. час. Обычно применяют давления до 25,0 мПа (250 кг/см2).

Объем насоса

где d, h, z - диаметр, ход поршня и число поршней соответственно.

Подача

.

Расчётная неравномерность подачи 1,5 - 5.

При давлениях до 100 мПа (1000 кг/см2) применяют роторные радиально - поршневые машины с распределением с помощью свободно посаженных клапанов. Клапанное распределение распространено преимущественно в плунжерных насосах с кулачковым (эксцентриковым) приводом (рисунок 13).

Рисунок 12 - Радиально-поршневой насос с наклонными статорными кольцами.

С целью снижения контактного давления по месту контакта поршень – эксцентрик применяют полые поршни, в которых размещают всасывающие клапаны. Толщина стенок клапана выбирается такой, чтобы расширение поршней под действием давления жидкости способствовало их герметизации. Цилиндры устанавливаются в корпусе на резьбе и при изъятии одного или нескольких цилиндров можно снижать расход при одновременном повышении пульсации. Ввиду наличия массы клапана и относительно небольшого усилия пружины клапана всасывания, неизбежны запаздывания в его работе, что приводит к утечкам. При определённых условиях возможен стук клапанов о седло, что приводит к выходу их из строя, особенно при больших оборотах вала. С целью устранения недостатков простого клапанного распределения в мощных гидромашинах применяется принудительное клапанное распределение механическими методами. Ввиду того, что всасывающие клапаны ограничивают частоту вращения насосов, а насосы с принудительным приводом клапанов громоздки, применяют насосы с клапанно – щелевым распределением, в которых клапаны устанавливают лишь в нагнетательных гидролиниях цилиндров, всасывание же осуществляется через специальные окна (щели) в стенках цилиндров (рисунок 14).

Рисунок 13 - Эксцентриковый насос с клапанным распределением.

Полный геометрический ход плунжера h=2e, однако величина рабочего хода, при котором происходит вытеснение жидкости меньше

Рисунок 14 - Схема насоса с клапанно-щелевым распределением.

Вытеснение жидкости произойдёт после того, как плунжер отсечёт кромки всасывающей камеры. Обычно .

Расчётная подача такого насоса определяется

3.7 Аксиально – поршневые машины.

Насосы с аксиальным или близким к аксиальному расположением цилиндров, являются наиболее распространёнными в гидравлических приводах. Они обладают наилучшими из всех типов габаритами и весовыми характеристиками, отличаются компактностью, высоким кпд, обладают низкой инерционностью, работают при высоких давлениях и числах оборотов.

Различают гидромашины:

а) с наклонным цилиндровым блоком;

б) с наклонным диском.

Принципиальные схемы представлены на рисунке 15.

У первого типа насосов ось ротора и привода пересекаются под углом 20-25 градусов. Передача крутящего момента может осуществляться через силовой кардан, шестернями или штоками. У второго типа насосов ось приводного вала и ротора совпадает.

Рисунок 15 - Схемы аксиально-поршневых насосов.

По типу распределительного устройства различают машины:

  1.  с цапфовым распределением;
  2.  с плоским качающимся золотником;
  3.  с клапанным распределением;
  4.  с клапанно – щелевым распределением.

Наибольшее применение нашли насосы с клапанным распределением (рисунок 16).

Рисунок 16 – Аксиально-поршневой насос с клапанным распределением.

Поршни опираются на наклонную шайбу либо непосредственно своими головками, либо через промежуточные подушки. Скользящие пары в большинстве случаев изготавливают из стали и бронзы. Блок чаще всего изготавливают из стали с запрессованными в него гильзами из бронзы. Поршни – из цементированной стали (12ХН3А). Для снижения трения и повышения стойкости стальные детали могут покрываться серебром. Обработка торцов упорно – распределительного диска производится по 9-10 классу чистоты. Поршень имеет зазор в цилиндре 0,01-0,015 мм. Для увеличения производительности иногда используют сдвоенные аксиально – поршневые насосы, в которых имеются два наклонных диска, наклонённые в противоположные стороны.

4. Исполнительные механизмы

В качестве исполнительных механизмов (гидродвигателей) в гидроприводах применяют силовые цилиндры, гидромоторы, моментные гидроцилиндры (поворотники).

4.1 Гидроцилиндры

Гидроцилиндром (рисунок 17) называют объёмный гидродвигатель с поступательным движением выходного звена, которым является шток, плунжер или корпус. По направлению действия рабочей жидкости различают гидроцилиндры одностороннего и двухстороннего действия. В одностороннем движение рабочего звена происходит под действием жидкости только в одном направлении. В другом направлении шток (корпус) движется под действием веса рабочего органа или пружины.

В зависимости от конструкции рабочей камеры цилиндры разделяют на поршневые (рисунок 17а), плунжерные (рисунок 17б), телескопические, мембранные (рисунок 17в), и сильфонные (рисунок 18). Гидроцилиндр, снабжённый устройством, обеспечивающем уменьшение скорости перемещения выходного звена в конце хода называют гидроцилиндр с торможением. Основные элементы гидроцилиндров (рисунок 17а): 1 - гильза; 2 - непроходная крышка; 3 – фланец; 4 - проходная крышка; 5 - уплотнение проходной крышки с гильзой; 6 - бронзовая втулка, запрессованная в крышку; 7 – шток; 8 - уплотнение штока; 9 – поршень; 10 - манжеты уплотнения поршня с гильзой; 11 - обратный клапан.

Для осуществления малых прямолинейных перемещений при небольших усилиях применяется гидродвигатели с эластичными разделителями в виде плоских или фигурных резиновых мембран (рисунок 17в). С помощью мембраны можно обеспечить полную герметичность и одновременно малое трение. Применяются при давлениях 0,5 – 1,0 Мпа. Важным параметром  мембранного устройства является эффективная площадь мембраны. Для плоской мембраны без жёсткого центра

Для плоской мембраны с жёстким центром

Рисунок 17 – Гидроцилиндры.

Таблица 2 – Условное обозначение гидроцилиндров на схемах.

Продолжение таблицы 2.

4.2 Расчёт гидроцилиндров

Расчёт гидроцилиндров проводят по отдельным элементам: цилиндрический корпус, шток, узел крепления цилиндра, штока, поршня. Отношение длинны L хода поршня к диаметру обычно выбирают L/D < 15. Толщина стенки t цилиндра и донышка  определяется

где - внутренний диаметр цилиндра;

максимальное давление;

n – запас прочности, n = 3,2;

наружный диаметр цилиндра.

Необходимо воспользоваться формулой Эйлера для проверки на продольный изгиб

,

где РН – критическая сила;

Е – модуль упругости материала;

- момент инерции цилиндра;

К – коэффициент.

При шарнирном соединении штока и цилиндра – К=1, когда один конец заделан, а второй на шарнире – К = 2.

Максимально приложенная сила на цилиндр должна быть меньше критической. Штоки цилиндров рассчитываются аналогично, но длину в формуле Эйлера следует принять равной 0,8 между буксами при полностью выдвинутом штоке. Расчётный диаметр штока принимается в зависимости от диаметра цилиндра и давления:

,

где х=0,3 при Р=6,3 Мпа;

х=0,5 при Р=10 Мпа;

х=0,7 при Р=16 Мпа.

КПД гидроцилиндра. Теоретическое усилие цилиндра определяется:

При движении поршня существует трение между уплотнительными кольцами и внутренней стенкой цилиндра, между штоком и направляющей втулкой, уплотнителем. Сила трения зависит от конструкции цилиндра, материалов  трущихся пар. Сила трения при трогании в 2-3 раза превышает силу трения в установившемся движении. Фактическое движущее усилие гидроцилиндра с учётом сил трения будет

Различают так же объемный кпд цилиндра:

где - фактическая скорость поршня;

- теоретическая скорость поршня.

Фактическая скорость цилиндра всегда меньше из-за утечек через уплотнения. Если поршни уплотнены резиновыми или кожаными манжетами, то утечки практически отсутствуют, тогда .

При уплотнении механическими разрезными кольцами

Сильфоны – металлические гофрированные цилиндры без поршня (рисунок 18). Работают на давление до 15 Мпа при небольших перемеще –

Рисунок 18 – Сильфон.

ниях. Максимальное перемещение 10-25% его свободной длины. За эффективный диаметр сильфона приближённо принимают средний диаметр гофров.

Сильфоны изготавливают развальцовкой тонкостенной бесшовной трубы и сваркой по торцам отдельных сварных колец.

4.3 Моментные цилиндры (поворотники)

Для возвратно-поворотных движений применяют поворотники (рисунок 19а). Моментный гидроцилиндр состоит из корпуса 1 и поворотного ротора, включающего втулку 2, лопасть 3. Кольцевая полость между внутренней поверхностью цилиндра и ротором разделена уплотнительной перемычкой 4 с пружинящим поджимом уплотнительного элемента 5.

Рисунок 19 - Моментный гидроцилиндр (а) и преобразователь прямолинейного движения в поворотное (б).

Угол поворота вала не превышает 270-280 градусов.

Расчётный момент и угловая скорость:

Применяются также многопластинчатые поворотники (2-3 пластины). Давление достигает 30 Мпа. Часто для упрощения изготовления моментных цилиндров используются преобразователи прямолинейного движения в поворотное (рисунок 19б).

Условное обозначение на гидросхемах гидромоторов и поворотников представлено в таблице 3.

Таблица 3 – Условные обозначения гидромоторов и поворотников.

5. Гидроаппараты

5.1 Классификация гидроаппаратов

Предназначены для изменения или поддержания заданного постоянного давления или расхода рабочей жидкости, либо для изменения направления потока жидкости.

Гидроаппараты по ГОСТ 17752-72 подразделяют по следующим признакам.

1. По конструкции запорно – регулирующего элемента:

а) золотниковые;

б) крановые;

в) клаппаные.

2. По принципу воздействия на запорно-регулирующий элемент:

а) клапаны;

б) гидроаппараты неклапанного действия.

3. По возможности регулирования:

а) регулируемые;

б) нерегулируемые.

4. По характеру открытия рабочего проходного сечения:

а) регулирующие;

б) направляющие.

5. По назначению:

а) предохранительные;

б) переливные;

в) редукционные;

г) обратные;

д) конические гидроклапаны;

е) гидроклапаны разности и соотношения давлений;

з) выдержки времени и последовательности;

ж) делители и сумматоры потока;

и) гидрозамки;

к) гидрораспределители.

Для конструкции любого гидроаппарата характерно наличие запорно-регулирующего элемента. Запорно-регулирующим элементом называют подвижную деталь или группу деталей гидроаппарата при перемещении которой частично или полностью перекрывается рабочее проходное сечение (рабочее окно).

5.2 Распределители

Предназначены для управления потоком жидкости между участками и агрегатами гидросистемы.

По конструктивному исполнению распределители жидкости разделяют на золотниковые, крановые и клапанные.

Рабочим органом золотниковых распределителей является перемещающийся в осевом направлении во втулке (гильзе) цилиндрический плунжер (рисунок 20), на котором выполнены несколько цилиндрических канавок. Подвод и отвод жидкости осуществляется через окна питания во втулке и соответствующие проточки плунжера.

По количеству подключенных внешних линий, по которым рабочая жидкость подводится и отводится, распределители различают:

а) четырёхлинейные (четырёхходовые);

б) трёхлинейные;

г) двухлинейные.

Рисунок 20 - Четырёхходовой (а) и трёхходовой (б) золотниковые распределители.

Основным преимуществом золотниковых распределителей является то, что их плунжеры уравновешены от осевых статических сил давления жидкости. В этих золотниках легко осуществляется многопозиционность, они обладают небольшим трением. Для уравновешивания плунжеры снабжаются дополнительными поясками.

По числу фиксированных положений плунжера различают двухпозиционные и трёхпозиционные золотники. Если плунжер золотника не задерживается в среднем положении, то такой золотник называется двухпозиционным, если задерживается с помощью какого-либо устройства – трёхпозиционным.

По величине перекрытий поясками плунжера в среднем его положении расходных окон втулки различают золотники с положительным, отрицательным и нулевым перекрытием.

Рисунок 21 - Характер перекрытия окна.

В зависимости от конструкции золотника рабочие полости гидродвигателя в среднем положении плунжера либо фиксируются, либо соединяются с резервуаром.

Гидравлическая характеристика золотника определяется его сопротивлением, которое для золотников с острыми отсечными кромками принято выражать коэффициентом расхода .

или

где  - площадь проходного золотника (рисунок 22);

- коэффициент расхода, является функцией  (- для острых кромок; - для закруглённых кромок с фасками).

Для круглых проточек

,

где х – смещение золотника.

Для окна

,

где  - размер проходного окна (длина дуги);

Для турбулентного потока

где U – скорость течения жидкости (U=6-10 м/с);

v- вязкость.

При расчёте сечения клапанов их площадь составляет примерно 40-50% площади сечения подводящей трубы.

Для обеспечения герметичности минимальный зазор в золотниках выбирают равным 0,004-0,01 мм. При выборе зазоров необходимо учитывать тепловое расширение материалов. Материал для изготовления плунжеров и втулок должен быть твёрдым, т. к. уменьшается вероятность захватывания при попадании в зазор твёрдых частиц, которые в этом случае разрушаются твёрдыми рабочими поверхностями. Для уменьшения возможности заклинивания плунжеров проточки на плунжере и окна выполняют с острыми кромками для прорезания неметаллических частиц.

В крановых распределителях (рисунок 23) рабочий элемент (пробка) совершает поворотные движения. Пробка должна быть уравновешена от действия статических сил давления жидкости для уменьшения сил трения при повороте. Для этой цели пробка сверлится в радиальном направлении. Герметичность контакта с корпусом обеспечивается с помощью пружины.

Клапанные распределители (рисунок 24) просты в изготовлении, надёжны в эксплуатации, обеспечивают высокую герметичность. Клапан может изготавливаться в виде конуса или шарика, приводится в действие ручными или электротехническими устройствами. Недостатком клапанных распределителей является большое усилие на открывание для преодоления давления жидкости. Для разгрузки от давления используются дополнительные поршни, клапаны.

В золотниковых распределителях наблюдается абразивное и гидроабразивное изнашивание, схватывание, заклинивание и облитерация золотника с корпусом, коррозия, фреттинг-коррозия. В результате износа поверхности золотника и корпуса принимают конусообразную и эллиптическую форму. Увеличиваются протечки жидкости из напорной линии в сливную, снижается объёмный кпд гидрораспределителя. Имеет место выкрашивание кромок в корпусах, выход из строя электромагнитов, утечки в толкателях, разъёмах, усадка и поломка пружин, выработка концом толкателя соленоида. Одной из причин защемления плунжера является недостаточная жёсткость корпуса, а нарушением герметичности -

слабая затяжка соединительных болтов, повреждением уплотнений.

В клапанных распределителях имеет место гидроабразивное и кавитационное изнашивание, смятие и коррозия. Износ и попадание механических примесей между клапаном и седлом вызывают утечку и способствует кавитации. Наблюдается смятие поверхностей клапана и седла вследствие большой скорости посадки клапана при его срабатывании.

Для повышения износостойкости контактируемых пар применяют хромирование (=18-25 мкм), что повышает срок службы в 1,5-2 раза.

Золотниковые распределители по способу управления разделяются:

а) с ручным управлением;

б) с управлением от кулачка;

в) с электромагнитным управлением;

г) с гидроуправлением;

д) с электрогидроуправлением;

е) с управляющими золотниками – пилотами.

Распределители могут быть без регулирования и с регулированием времени срабатывания. В последнем случае используется регулируемый дроссель и обратный клапан в линии слива.

Основная трудность при изготовлении цилиндрических золотников высокой точности обусловлено сложностью изготовления втулки. В связи с этим используются распределители с плоским распределительным элементом.

На гидросхемах гидрораспределители изображают в виде прямоугольника, составленного из нескольких последовательно нарисованных квадратов, количество которых равно числу позиций золотника.

Рисунок 24 - Клапанные распределители.

Трубопроводы, подсоединяемые к распределителю, показывают в виде линий связи. Внутри каждого квадрата показано, какие линии связи соединены между собой, какие разобщены, а так же направления движения жидкости для рассматриваемой позиции золотника.

Линии связи распределителя с другими аппаратами проводят от позиции, соответствующей нерабочему положению системы (катушки электромагнитов обесточены, давление в системе отсутствует).

В соответствии со стандартом подводящую линию к распределителю обозначают буквой Р, сливную – буквой Т, отводы к потребителю - А и В. В сокращённых записях распределители обозначают дробью в числителе которой указывают число ходов, а в знаменателе – число позиций (распределитель 4/3).

Некоторые типовые схемы распределителей представлены в таблице 4.

5.3 Клапаны

5.3.1 Обратные клапаны.

Обратные клапаны позволяют направлять поток жидкости только в одну сторону. При изменении направления потока обратный клапан закрывается. По типу запирающего органа обратные клапаны могут быть шариковые, с коническим золотником, пластинчатые (рисунок 25).

Таблица 4 – Некоторые схемы распределителей.

Рисунок 25 – Обратные клапаны.

Запирающий орган находится под действием слабой пружины, которая легко отжимается при совпадении направлении движения потока. При изменении направления под действием силы упругости и давления жидкости запирающий орган прижимается к седлу.

В некоторых случаях возникает необходимость пропускать жидкость свободно в одном направлении, а в противоположном – с некоторым сопротивлением для создания силы торможения исполнительному механизму. Такие обратные клапаны называются напорными золотниками (рисунок 26).

При подаче давления в полость В золотник 1 смещается вниз и соединяет каналы В и Д через радиальные отверстия С в результате жидкость проходит через камеру обратного золотника с минимальным сопротивлением. При обратном движении жидкости из полости Д, золотник 1 смещается усилием пружины 2 вверх, отсекая отверстия С от полости Д. В результате жидкость будет проходить с сопротивлением через дроссельное отверстие, выполненное в нижней части золотника.

5.3.2 Предохранительные, перепускные и подпорные клапаны.

Предохранительные клапаны предназначены для исключения возможности разрушения гидравлической системы при повышении давления сверх допустимого. Это может быть при увеличении технологической нагрузки сверх допустимого предела, гидравлических ударах. При этом излишек жидкости сливается в бак.

В случае дроссельного регулирования скорости на определённом участке магистрали необходимо создать постоянное давление вне зависимости от перепада давления. В этом случае производительность насоса принимают больше расхода жидкости в исполнительном механизме, а излишек жидкости, нагнетаемой насосом, сливается в бак через перепускной клапан.

Рис. 26 - Напорный золотник.

В ряде механизмов на сливной линии требуется создать определённое давление жидкости, что осуществляется подпорным клапаном.

Принципиально устройство этих клапанов может быть одинаковым, однако различные условия работы определяют некоторые конструктивные их различия.

Жидкость через предохранительный клапан в резервуар сливается эпизодически в случае повышения давления сверх установленного предельного значения. Вследствие этого число циклов сжатия пружины невелико, наоборот, через перепускной клапан и подпорный клапан жидкость протекает в течении всего периода времени и условия работы пружины другие.

По способу действия различают клапаны:

  •  простые;
  •  дифференциальные;
  •  комбинированные.

По конструкции запирающего органа различают клапаны шариковые, конусные и плунжерные.

Конструкции предохранительных клапанов представлены на рисунке 27.

Наиболее простым из предохранительных клапанов является шариковый с постоянной или регулируемой пружиной. Однако он применяется при небольших давлениях, так как при длительной работе с большими давлениями он разбивает седло. Вибрации возникают вследствие падения давления при открытии клапана и его повторными посадками на седло. Такие же проблемы и в клапанах с седлом.

Рисунок 27 - Схемы предохранительных клапанов.

Поэтому для переливных и редукционных клапанов чаще используют плунжерные запирающие органы.

Гидравлическими параметрами переливных клапанов является разность давлений в нагнетательной и сливной магистрали. При этом жёсткость пружины и размах перемещения плунжера должен быть таким, чтобы не было посадки (пережатия) отверстия манжетами.

Редукционный клапан (рисунок 28) предназначен для поддержания выходного давления P2. В отличии от предохранительного клапана входной и выходной клапаны постоянно сообщаются через кольцевую проточку в корпусе и канавку в золотнике. Выходное давление Р2 определяется настройкой пружины. Повышение давления Р1 вызывает повышение давления Р2, однако за счет связи нижней части золотника с выходной полостью произойдёт перемещение золотника вверх и уменьшится проходное сечение и тем самым уменьшится давление Р2.

5.3.3 Гидроклапан давления типа Г54.

Гидроклапан давления типа Г54 (рисунок 29) применяется в качестве:

а) гидроклапана разности давлений для поддержания разности давлений, определяемой настройкой пружины, в подводимом и отводимом  потоках рабочей жидкости;

б) гидроклапана последовательности для пропускания потока рабочей жидкости при достижении заданной величины давления, определяемой настройкой пружины или давлением управляющего потока;

в) предохранительного клапана для предохранения объёмного гидропривода от давления рабочей жидкости, превышающего установленное;

г) переливного гидроклапана для поддержания заданного давления в напорной линии путём непрерывного слива во время работы.

Гидроклапан давления типа Г54 имеет ряд исполнений различающихся по способу монтажа, номинальному давлению настройки, условному проходу, кинематическому исполнению. Гидроклапаны могут быть трубного и стыкового исполнения, отличающихся лишь конструкцией корпуса. В исходном состоянии золотник 13 своим пояском разобщает входную П и отводящую О полость гидроклапана. Возможны другие схемы работы гидроклапана, которые определяются установкой пробок с конической резьбой и соединением отверстий при вывинченных пробках с управляющими магистралями (см. таблицу 5).

5.4 Дроссели

Для регулирования скорости поршня в цилиндре или в роторе гидромотора, приводимого в движение насосом постоянной производительности служат дроссели. Эти цели достигаются отводом (сбросом) части жидкости в сливную магистраль или созданием перепада давлений.

По принципу действия дроссели бывают:

а) вязкостного сопротивления;

б) инерционного сопротивления.

В дросселях вязкостного сопротивления потеря напора (давления) определяется вязкостным сопротивлением потоку жидкости в длинном дроссельном канале, канале с малым сечением. Имеет место ламинарное течение, потери напора жидкости – практически линейная фукнкция.

В дросселях инерционного типа потеря напора имеет место в каналах малой длины за счёт деформации потока и вихреобразовании при внезапном расширении. Давление здесь меняется пропорционально квадрату скорости, поэтому их называют квадратичными.

П, О, Е – полости клапана; А, Б, В, Г, К – отверстия корпуса.

Рисунок 29 - Гидроклапан давления типа Г54.

Таблица 5 - Варианты использования гидроклапана давления типа Г54.

Рисунок 30 - Схемы дросселей.

По конструкции дроссели бывают:

а) игольчатые;

б) щелевые;

в) канавочные;

г) пластинчатые (диафрагменные).

Секундный расход жидкости проходящей через дроссель, определяется

или

где - коэффициент расхода, определяемый экспериментально;

- объемный вес жидкости;

F -  площадь проходного сечения.

При постоянном расходе Q перепад давления обратно пропорционален квадрату площади проходного сечения.

5.5 Гидрозамки

Гидрозамком называют направляющий аппарат, предназначенный для пропускания потока рабочей жидкости в одном направлении при отсутствии управляющего воздействия, а при наличии управляющего воздействия в обоих направлениях. Используется в гидроприводах для автоматического запирания рабочей жидкости в полостях гидродвигателей с целью стопорения их выходных звеньев в заданных положениях.

Рис. 31 - Устройство гидрозамка.

Гидрозамки подразделяются по следующим признакам.

1. По числу запорно – регулирующих элементов:

а) односторонние;

б) двухсторонние.

2. По конструкции запорно – регулирующих элементов:

а) шариковые;

б) конусные.

3. По виду управляемого воздействия:

а) с гидравлическим;

б) с пневматическим;

в) с электрическим;

г) с механическим.

4. По степени воздействия сливного потока на элемент управления:

а) неразгруженные;

б) разгруженные.

Устройство гидрозамка представлено на рисуноке 31.

5.6 Регуляторы потока (расхода)

Регулятором потока называется регулирующий гидроаппарат, предназначенный для поддержания заданного расхода вне зависимости от перепада давлений в подводимом и отводимом потоках рабочей жидкости. Этим обеспечивается постоянство скорости движения выходного звена гидропривода. Конструктивно регуляторы потока представляют собой модули, состоящие из регулируемого дросселя и регулятора, скомпонованных в одном корпусе. При помощи дросселя регулируется расход жидкости, а при помощи регулятора автоматически поддерживается постоянный перепад давлений на дросселе.

На рисунке 32 представлена конструкция регулятора потока типа Г55-2. Здесь используется крановый дроссель, в котором проходное сечение образует щель в кране и корпусе. Внутренняя полость крана соединяется радиальными отверстиями с выходной полостью. Изменение гидравлического сопротивления осуществляется поворотом крана. Роль регулятора выполняет ступенчатый золотник 12 взаимодействующий со слабой пружиной 11. Пружина в исходном положении прижимает золотник к корпусу 1. При этом щель между кромкой золотника и корпуса максимально открыта. Жидкость поступает в отверстие П и далее через проходное сечение дросселя. Золотник выполняет функцию редукционного клапана. В случае увеличения разности давлений увеличивается расход через регулятор потока (), соответственно увеличиваются потери давления на дросселе. В результате нарушается баланс сил на золотнике и он сместится в правое положение равновесия сжимая пружину и дополнительно перекрывая рабочую щель между отверстиями П и F. Вследствие увеличения гидравлического сопротивления в этой щели и потерь давления на ней, восстанавливается прежний перепад давлений на ней, на дросселе, и соответственно расход жидкости через регулятор. При уменьшении разности давлений жидкости наблюдается обратная картина. Излишек жидкости, подаваемой насосом, сливается в гидробак через переливной клапан. Регулятор имеет клапан 4 для дистанционного управления. При перекрытии канала М возможно поддерживать постоянный перепад давления на несколько последовательно соединённых дросселях.

1 – корпус; 2 – кран; 3 – уплотнительное резиновое кольцо; 4 – крышка; 5 – шпонка; 6 – лимб; 7 – контргайка; 8 – штифт; 9 – пружина; 10 – золотник; 13 – пробка; М, П, О, А, В, D, F, Y – отверстия и полости.

Рисунок 32 - Регулятор потока типа Г55-2.

6. Вспомогательное оборудование гидросистем

6.1 Мультипликаторы давления

В ряде случаев в исполнительных механизмах требуется получить давление, значительно большее, чем может быть развито насосами. Для этой цели используют мультипликаторы, в основу которых положен принцип действия дифференциального поршня, у которого отношение давлений  и  обратно пропорционально активным площадям в соответствующих камерах

6.2 Гидравлические аккумуляторы

Гидравлический аккумулятор – устройство, служащее для накопления энергии во время пауз в её потреблении агрегатами гидравлической системы. При применении аккумуляторов можно понизить мощность насосов или обеспечить перерывы в работе насоса в системах с эпизодическим действием потребителя. Применяются газовые (пневматические), грузовые и пружинные аккумуляторы (рисунок 34).

Газовые аккумуляторы бывают с разделителями сред или без разделителя сред. В свою очередь газовые аккумуляторы с разделителем сред бывают поршневые и диафрагменные.

Давление жидкости в грузовом аккумуляторе определяется весом груза и площадью поршня

Рисунок 34 - Схема грузового (а) и пружинного (б) аккумуляторов.

При постоянном весе давление жидкости постоянное. Недостатком этих аккумуляторов является их громоздкость.

В пружинном аккумуляторе давление создаётся усилием пружины

Поскольку усилие пружины зависит от степени её деформации, то давление будет зависеть от степени разрядки аккумулятора.

В газогидравлических аккумуляторах энергия накапливается в результате сжатия газа (азота, воздуха). Представляет собой сосуд, заполненный сжатым газом с некоторым начальным давлением  зарядки. При подаче в сосуд жидкости объём газовой камеры уменьшается, вследствие чего давление газа повышается, достигая в конце сжатия . Количество поданной в аккумулятор жидкости и среднее давление газа - () определяют запас энергии. Степень сжатия газа обычно 5:1.

Рисунок 35 - Схема аккумуляторов поршневого (а) и диафрагменного типов (б).

Недостатком поршневых аккумуляторов является наличие сил трения в поршне, скачкообразность в начале движения, что при значительных массах может привести к забросу давления и выходе из строя гидроприборов.

Аккумуляторы с диафрагменным разделением сред бывают цилиндрические и сферические. В качестве разделителя используют плотные сорта резины, толщиной  мм.

6.3 Синхронизаторы движения узлов

Во многих случаях требуется синхронизировать выходные скорости нескольких гидроцилиндров, питающихся от одного насоса. Для этого используют делители потока, работающие на объёмном или дроссельном принципе. Наиболее простыми делителями объёмного типа являются спаренные (связанные валами) гидромоторы преимущественно аксиально – поршневых типов (рисунок 36а).

Рисунок 36 - Схемы делителей потока объёмного типа.

Гидромоторы в данной схеме являются расходомерительными устройствами (дозаторами), пропускающими за один оборот объём жидкости, равный, без учёта утечек рабочему объёму гидромотора.

Для деления потока объёмным методом также используются трёхшестерённые машины с дроссельным регулятором (рисунок 36б), представляющим собой плавающий плунжер, который при равных давлениях  и  будет находится в среднем положении. При нарушении равенства произойдёт смещение плунжера в сторону меньшего давления, частично перекроется выходное отверстие регулятора, уравняются сопротивления в обоих каналах, что обеспечит равенство расходов.

Для дроссельного регулирования потока жидкости наиболее применимы делители, в которых поток регулируется двумя пакетами дроссельных шайб (рисунок 37).

Поток разделяется с помощью двух пакетов дроссельных шайб и регулируемого дросселя в виде плавающего плунжера. При равных давлениях нагрузки  и  плунжер будет находится в среднем положении. При изменении нагрузки в одном из гидродвигателей произойдёт смещение плунжера в сторону меньшего давления и перекроет частично одно из окон, выравнивая давление в обоих магистралях.

6.4. Гидравлические реле давления и времени

Реле давления применяется для последовательного включения или выключения отдельных исполнительных органов машины и для осуществления дистанционного управления. Реле давления может обеспечить контроль за давлением в гидросистеме с подачей электросигнала, свидетельствующего, например, о перегрузке системы.

Реле давления Г62-21 (рисунок 38.) состоит из корпуса 1, диафрагмы 2, пружины 3,      рычага 4 с осью 5, винта 6, микропереключателя 7. Жидкость на контролируемой ветви гидросистемы подводится к отверстию 9. Если подведенное давление окажется выше установленного настройкой пружины 3, то диафрагма 2 деформируется и передает давление на рычаг 4, который при повороте вокруг оси 5 винтом 6 воздействует на микропереключатель 7. Регулировка реле давления осуществляется при помощи изменения сжатия пружины 3 винтом 8. С момента начала деформации диафрагмы 2 до момента срабатывания реле, т.е. до момента включения микропереключателя 7, произойдет увеличение давления, которое характеризует нечувствительность аппарата,

где ΔL - путь перемещения рычага 4, необходимый для включения     микропереключателя;                                                                                                                     c - жесткость пружины;                                                                                                                     Ω - активная площадь диафрагмы.

Нечувствительность реле давления различных типоразмеров колеблется от 0,3 до 1,0 МПа. Контролируемое давление находится в диапазоне от 0,5 до 32 МПа.

Рисунок 38- Реле давления Г62-2:
а - конструкция; б - условное обозначение реле давления;
1 - корпус; 2 - диафрагма; 3 - пружина; 4 - рычаг; 5 ось рычага;
6, 8 -винты; 9 - отверстие

Гидравлическое реле времени (или гидроклапан выдержки времени) это направляющий гидроаппарат предназначенный для пуска или остановки потока рабочей жидкости       через заданный промежуток времени после подачи управляющего сигнала. Гидравлические реле времени применяются для обеспечения определенной выдержки      во времени между различными циклами срабатывания исполнительных механизмов машины. По принципу работы реле времени делятся на дроссельные и объемные. На рисунке 41   приведена схема реле времени дроссельного типа, предназначенного для отсекания давления от магистрали и включения слива с настроенной выдержкой времени.

Рисунок 41. Реле времени дроссельного типа
1, 11 - пружины; 2 - золотник; 3, 4 - подводящее и отводящее отверстия;
5, 8 - полости; 6 - канал; 7 - дроссель; 9 - сливное отверстие; 10 - шарик;
12 - колпачок; 13 - контрогайка

 Пружина 1 отводит золотник 2 в крайнее правое положение, вследствие чего масло из отверстия нагнетания 3 отводится в отверстие 4. Если реле включено, то масло через штуцер направляется в полость 5, затем канал 6 и щель между дросселем 7 и корпусом   и, наконец, в полость 8 под торец золотника 2. Под давлением масла золотник 2 медленно перемещается влево, сжимая пружину 1. Как только золотник 2 займет  крайнее левое положение, отверстие 4 соединяется со сливным отверстием 9. При выключении реле времени масло из полости 8 идет под шарик 10, сжимая пружину 11. Золотник возвращается в крайнее правое положение, направляя масло в отверстие 4. Время выдержки реле времени регулируется за счет вращения дросселя 7. Для этого требуется предварительно отвернуть колпачок 12 и ослабить контргайку 13. При малых скоростях движения гидродвигателя, а также при значительном изменении температуры рабочей жидкости реле времени дроссельного типа не может дать точной выдержки времени. Поэтому в таких случаях применяют реле времени объемного типа (рисунок 39а). Время срабатывания реле времени определяется временем необходимым для вытеснения жидкости из гидроемкости 1. Поршень 3 приводит в движение пружина 4,     а рычагом 5 осуществляется нажатие на штифт микропереключателя 6. Зарядка емкости реле времени происходит через обратный клапан 7

Рисунок 39- Реле времени объемного типа
а - принципиальная схема; б - вариант схемы включения

Рассмотрим пример установки реле времени. В данной схеме шток гидроцилиндра автоматически совершает холостой и рабочий ход, останавливаясь в конце каждого     хода на установленное время (рисунок 39 б). В положении распределителя 1 поршень гидроцилиндра движется вправо, совершая рабочий ход. Одновременно через гидрораспределитель 2 происходит зарядка емкости реле времени. К моменту нажатия упором на путевой переключатель  емкость будет уже заполнена, а рабочий ход завершен. Путевой переключатель  переключит гидрораспределитель 2, и начнется истечение жидкости через дроссель. После установленного времени (времени    истечения рабочей жидкости из емкости реле времени) за счет выключателя 4 переключатся гидрораспределители 1 и 2. Начнется холостой ход штока, и  одновременно будет заряжаться емкость реле времени. В конце холостого хода путевой переключатель 5 переключит распределитель 2 и емкость реле времени снова начнет разряжаться. После ее разрядки выключатель 4 переключит распределители в    начальное положение, обеспечив рабочий ход.

На рисунке 42 дана конструктивная схема реле времени объемного типа. Выдержка реле времени объемного типа зависит от продолжительности хода поршня 8 и регулируется винтом 15 при помощи рукоятки 16. Жидкость из гидросистемы подводится через отверстие 1 в полость 2 и к каналу 3, затем идет через отверстие 4, продольный канал 5   и в полость 6 и далее в полость 7. При этом опускается поршень 8, сжимая пружину 9, шток 10 поворачивает упор 11. Если даже давление в полости 2 возрастает, то золотник 12, сжимая пружину 13, поднимается вверх, вследствие чего произойдет соединение полости 7 со сливным отверстием 14. В свою очередь поршень 8 пружиной 9  поднимется верх, так как давление в полости 2 упадет, а золотник 12 опустится вниз, и вся система займет исходное первоначальное положение.

Рисунок 42. Конструктивная схема  реле времени объемного типа
1, 4 - отверстия; 2, 6, 7 - полости; 3, 5 - каналы; 8 - поршень;
9, 13 - пружины; 10 - шток; 11 - упор; 12 - золотник;
14 - сливное отверстие; 15 - винт; 16 - рукоятка

6.5. Гидробаки и теплообменники

Гидробаки предназначены для питания гидропривода рабочей жидкостью. Кроме того, через гидробак осуществляется теплообмен между рабочей жидкостью и окружающим пространством; в нем происходит выделение из рабочей жидкости воздуха, пеногашение и оседание механических и других примесей. Гидробаки изготавливают сварными из листовой стали толщиной 1-2 мм или литыми из чугуна. Форма гидробаков чаще всего прямоугольная (Рисунок 43).

Рисунок 43- Гидробак:
1 - указатель масла; 2- всасывающая труба; 3 - крышка; 4 - сапун;
5 - глазок; 6 - сливная труба; 7 - фильтр; 8 - сетчатый фильтр (ячейки 0,1 0,1 мм);
9 - заливное отверстие; 10 - магнитная пробка;
11 - крышка для слива РЖ; 12 - перегородки (успокоители)

Внутри гидробака имеются перегородки 12, которыми всасывающая труба отделена от сливной 6. Кроме того, перегородки удлиняют путь циркуляции рабочей жидкости, благодаря чему улучшаются условия для пеногашения и оседания на дно гидробака примесей, содержащихся в рабочей жидкости. Лучшему выделению воздуха из рабочей жидкости способствует мелкая сетка, поставленная в гидробаке под углом. Для выравнивания уровня жидкости в гидробаке перегородки имеют отверстия на выоте 50…100 мм от дна. Заливку рабочей жидкости производят через отверстие 9 с сетчатым фильтром 8, имеющим ячейки размером не более 0,1 0,1 мм. Отверстие для заливки закрывают пробкой. Для контроля уровня рабочей жидкости в гидробаке служат указатель 1 или смотровой глазок 5. Для выравнивания давления над поверхностью жидкости в баке с атмосферным давлением служит сапун 4. Возможны случаи, когда давление в гидробаке отличается от атмосферного (избыточное давление или вакуум). Сливную и всасывающую трубы устанавливают на высоте h = (2…3) d от дна бака, а концы труб скашивают под углом 45°. При этом скос сливной трубы направлен к стенке, а всасывающей - от стенки.   Такое расположение концов труб уменьшает смешивание жидкости с воздухом, взмучивание осадков и попадание примесей во всасывающую гидролинию. В верхней части сливной трубы может быть установлен фильтр. Дно гидробака имеет отверстие с крышкой 11    для спуска рабочей жидкости, периодической очистки и промывки гидроемкости.    На дне также могут быть установлены магнитные пробки 10 для задержания металлических примесей. Крышка 3 бывает съемной. С гидробаком она соединяется через уплотнитель из маслостойкой резины. В процессе эксплуатации гидропривода температура рабочей жидкости не должна превышать 55…60° С и в отдельных случаях 80° С. Если поддержание температуры в пределах установленной не может быть обеспечено естественным охлаждением, в гидросистеме устанавливают теплообменники.                   В гидроприводах применяют два типа теплообменников: с водяным и воздушным    охлаждением. Теплообменники с водяным охлаждением имеют небольшие размеры. В отличие от воздушных, они более эффективны, но требуют дополнительного оборудования для подачи охлаждающей жидкости. Конструктивно теплообменник представляет собой змеевик 2 из стальной трубы (Рисунок 44а), размещенной в         гидробаке 1. Теплообменники с водяным охлаждение    целесообразно применять в гидроприводах стационарных машин, работающих в   тяжелых условиях.

Рисунок 44- Теплообменники:
а - с водяным охлаждением; 1 - бак; 2 - змеевик;
б - с воздушным охлаждением; 1 - радиатор; 2 - вентилятор; 3 - магнитный пускатель;
4 - реле; 5 - терморегулятор; 6 - датчик температуры

Теплообменники с воздушным охлаждением выполняют по типу автомобильных радиаторов или в виде труб, оребренных для увеличения поверхности теплопередачи. Для увеличения эффективности теплопередачи поверхность теплообменника     обдувается воздухом от вентилятора.

Для поддержания постоянной температуры рабочей жидкости может быть применен автоматический терморегулятор (Рисунок 43б). При повышении температуры рабочей жидкости реле 4 терморегулятора 5 замыкает цепь магнитного пускателя 3 электродвигателя, на валу которого установлен вентилятор 2. Поток воздуха обдувает теплообменник 1. При уменьшении температуры ниже заданного уровня электродвигатель вентилятора отключается. Терморегулятор работает от датчика температуры 6.

6.6. Средства измерения

В процессе эксплуатации гидроприводов применяют средства измерения, имеющие нормированные метрологические свойства и предназначенные для нахождения   значений физических величин, характеризующих работу этих гидроприводов. Применяемые средства измерения характеризуются ценой деления, абсолютной погрешностью и классом точности.                                                                                          Цена деления шкалы - разность значений величин, соответствующих двум соседним отметкам шкалы прибора.                                                                                               Абсолютная погрешность - разность между показанием прибора и истинным      значением измеряемой величины.                                                                                                               Класс точности - обобщенная характеристика средств измерения, определяемая отношением максимально допустимой погрешности ? к конечному значению n шкалы прибора, выраженным в процентах, т.е.

При эксплуатации и испытаниях гидроприводов и отдельных гидроагрегатов измеряют давление, расход и температуру рабочей жидкости, скорость движения, усилия, крутящие моменты, развиваемые на выходных звеньях гидродвигателей.

6.6.1.Измерение давления.

Для измерения избыточного давления применяют манометры. Манометры по своему назначению подразделяются на приборы общего назначения  (типа М, МТ, ОБМ) и образцовые (типа МО). Рабочие манометры и общего назначения имеют класс точности 1; 1,5; 2,5 и 4. Образцовые манометры имеют более высокие   класс точности (0,15; 0,25; 0,4), их применяют для поверки манометров общего назначения и в испытательных стендах.

По принципу действия манометры подразделяются на жидкостные, грузопоршневые, деформационные и электрические. Жидкостные манометры применяют для измерений небольших давлений и чаще всего представляют собой стеклянную трубку, присоединенную к резервуару (Рисунок 45).

Рисунок 45. Жидкостный манометр

Рисунок 46. Грузопоршневой манометр

Грузопоршневые манометры (Рисунок 46), состоящие из цилиндра 1 и поршня 2, преобразуют давление рабочей жидкости в усилие, развиваемое поршнем.

Деформационные манометры получили в гидроприводе наибольшее распространение. Принцип их работы основан на зависимости деформации чувствительного элемента (мембраны, трубчатой пружины, сильфона) от измеряемого давления.

Рисунок 47- Деформационные манометры:
а - мембранный; б - мембранный с двойной мембраной;
в - с консольной балкой; г - сильфонный;1 - мембрана; 2, 4 - активный и компенсирующий тензорезистор; 3 - консольная     балочка

В мембранный манометрах давление со стороны рабочей жидкости передается на мембрану (Рисунок 47 а, б, в). На мембране установлены тензорезисторы, которые изгибаясь вместе с мембраной изменяют свое электрическое сопротивление. Изменение сопротивления регистрируется электрическими приборами и преобразуется в показания значения соответствующего давления. В сильфонных манометрах (Рисунок 47г) давление рабочей жидкости приводит к растяжению гофрированной упругой трубки пропорционально давлению. Мембранный и сильфонные манометры предназначены для измерения небольших давлений.

Пружинный манометр (Рисунок 48) имеет пружину в виде изогнутой латунной трубки (трубка Бурдона) 1 эллиптического поперечного сечения. Верхний конец трубки запаян, а нижний припаян к штуцеру 2, через который манометр присоединяется в  гидросистему. При заполнении трубки рабочей средой под давлением она стремится выпрямиться. Через рычажный механизм 3, усиливающий деформацию трубки, перемещение ее свободного конца передается на стрелку 4, расположенную по центру шкалы прибора. Пружинные манометры просты по конструкции, ими можно измерять давление в широком диапазоне.

Рисунок 48- Пружинные манометры

Шкала всех манометров градуируется в паскалях или мегапаскалях. На старых образцах давление указывается в кгс/см2. На шкале наносится заводское обозначение; класс точности; номер ГОСТ; год выпуска; номер манометра и название рабочей среды (жидкость, пар, газ), в которой измеряется давление.

Электрические манометры применяют для непрерывного измерения мгновенного значения давления в комплекте с осциллографами. Чувствительным элементом этих приборов может служить трубка Бурдона (Рисунок 48а) или тонкостенный полый стакан (Рисунок 48б) с наклеенными на их стенки тензо или пьезоэлектрические датчики.

Рисунок 48- Электрические манометры:
а - с трубкой Бурдона; б - тонкостенный цилиндрический датчик с
наклеенными тензодатчиками; в - с манганиновой проволокой;
г - пьезоэлектрический; 1 - трубка Бурдона; 2 - тензодатчики;
3 - тонкостенный стакан; 4 - манганиновый датчик; 5 - узкая щель;
6 - корпус; 7 - заливка эпоксидной смолой;
8 - пьезоэлектрический датчик; 9 – перегородка

6.6.2. Измерение расхода.

Для определения подачи рабочей жидкости используют расходомеры. По принципу действия различают расходомеры: счетчиковые, струйные, электромагнитные, ультразвуковые, тахометрические, а также основанные на перепаде давления и др.

Рисунок 49-Схемы расходомеров:
а - струйный; б - ультразвуковой; в - турбинный; г - тепловой;
1 - мембрана; 2 - неподвижный электрод; 3 - трубопровод; 4 - направляющая; 5 - корпус; 6 - подшипник; 7 - турбина; 8 - успокоитель;9 - преобразователь сигнала; 10 - излучатель сигнала; 11 - дополнительный излучатель; 12 - приемник;
13 - дополнительный приемник; 14 - пластина; 15 - термопара; 16 - теплоизоляция; 17 - нагреватель

В струйных расходомерах (Рисунок 49а) на пути рабочей жидкости в трубопроводе 3 располагается некоторое препятствие типа плоской мембраны 1, отклонение которой является функцией скорости струи, а регистрирующий ток - функцией взаимного положения мембраны 3 и неподвижного электрода 2.

Тахометрические турбинные расходомеры (Рисунок 49в) работают с малогабаритными электронными преобразователями. В таком расходомере поток рабочей жидкости приводит во вращение турбину, каждый проход лопасти которой наводит импульс     ЭДС в обмотке индукционного преобразователя. Скорость потока определяется через частоту электрических импульсов на выходе преобразователя путем как непосредственного измерения, так и выводом на цифровые приборы или преобразованием в аналоговый сигнал. Такими расходомерами можно измерять   расходы до 360 л/мин.

Ультразвуковые расходомеры (Рисунок 49б) работают на основе ультразвуковых колебаний. Благодаря эффекту Доплера частота и фаза ультразвукового сигнала, проходящего от излучателя 11 к приемнику 13, будет изменяться в функции скорости протекания рабочей жидкости. Введение дополнительной пары излучатель 10 - приемник 12 обеспечивает компенсацию температурной нестабильности.

Тепловой неконтактный расходомер применяется для определения подачи насосом рабочей жидкости без разборки гидросистемы (Рисунок 49, г). Он имеет   стабилизированный источник питания (СИП), датчик и измерительный прибор (ИП). СИП обеспечивает питание нагревателя и ИП, включающий в себя дифференциальную термопару, позволяет определить скорость потока рабочей жидкости по разности температур входящего потока рабочей жидкости и нагревателя.

6.6.3. Измерение температуры.

Температуру рабочей жидкости в гидроприводах измеряют термометрами, которые по принципу действия делятся на термометры расширения, сопротивления и теплоэлектрические. При диагностировании гидроприводов  наибольшее распространение получили термометры расширения, имеющие границы измерений        от -60 до +250 С.

6.6.4.Измерение крутящего момента на валах гидромашин

Крутящие моменты определяют балансирными динамометрами или торсионометрами, первые из которых получили наибольшее распространение. Балансирные динамометры бывают электрические, тормозные, гидравлические и механические.

6.7. Фильтры

В соответствии с требованиями к тонкости очистки жидкостей различают фильтры грубой (>100 мкм), тонкой (5 мкм), нормальной (10 мкм) и особо тонкой (1 мкм) очистки.

Отделение от жидкости твёрдых загрязняющих примесей осуществляется механическим или силовым методом. В первом случае фильтрация осуществляется применением щелевых или пористых материалов, а во втором – силовых полей (электромагнитного, электрического, центробежного).

В металлургии нашли применения фильтры с сетчатыми, пластинчатыми, металлокерамическими, бумажными и магнитными фильтрующими элементами.

При механическом способе очистки частицы загрязнители задерживаются в основном на поверхности фильтрующего материала и частично в зазорах между тонкими пластинами или в порах капилляров материала.

Пластинчатые (щелевые) фильтры устанавливают на напорных и сливных   гидролиниях гидросистем. Пластинчатый фильтр типа Г41 (Рисунок-50) состоит из       корпуса 1, крышки 2 и оси 3, на которой закреплен пакет фильтрующих элементов. Крышка, имеющая отверстия для подвода и отвода жидкости, крепится к корпусу болтами, а стык между ними уплотняется резиновым кольцом 4. Пакет фильтрующих элементов состоит из набора основных 5 и промежуточных пластин 6. Жидкость поступает в корпус фильтра и через щели между основными и промежуточными пластинами попадает во внутреннюю полость фильтра, образованную вырезами в основных пластинах. При протекании жидкости через щели содержащиеся в ней механические примеси задерживаются. Тонкость очистки зависит от толщины промежуточных пластин. В процессе эксплуатации фильтра щели засоряются. Для очистки служат скребки 7, укрепленные на шпильке 8. При повороте рукояткой оси 3 скребки, помещенные между основными и промежуточными пластинами, очищают   слой загрязнений на входе в щели. При скапливании загрязнений на дне корпуса производится их удаление через отверстие в нижней части корпуса 9. Такой сравнительно простой способ очистки является достоинством пластинчатых фильтров.

Рисунок 50-Пластинчатый фильтр типа Г41:
1 - корпус; 2 - крышка; 3 - ось; 4 - резиновое кольцо; 5 - основные пластины;
6 - промежуточные пластины; 7 - скребки; 8 - шпилька; 9 - пробка.

Пластинчатые фильтры Г41 выпускают на расход до 70 л/мин при перепаде давлений   0,1 и 0,2 МПа. В зависимости от типоразмера фильтров наименьший размер задерживаемых частиц составляет 0,08, 0,12 и 0,2 мм.

В сетчатых фильтрах (рисунок 51) применяются металлические тканые сетки из проволоки круглого сечения с размерами ячеек 0,04 -0,25 мм. 

Рисунок 51 - Сетчатый фильтр.

Конструктивно сетчатые фильтрующие элементы выполняются в виде цилиндров или набора сетчатых дисков. Для защиты сеток от нагрузок при их загрязнении они снабжаются предохранительными клапанами.

Преимущество сетчатых фильтров является то, что они обладают достаточно высокой прочностью, термостойкостью, сравнительно легко регенерируются (то есть отчищаются от налипших частиц).

Ввиду невозможности отчистки жидкости от более мелких частиц сетками используются фильтры с бумажными фильтрующими элементами (рисунок 52), улавливающими частицы размером 4-5 мкм. Бумажный фильтрующий элемент (рисунок 53) выполняется в виде цилиндра, сетки которого для увеличения поверхности собирают в складки. Для увеличения жёсткости внутри фильтроэлемента устанавливается металлический каркас. Для увеличения тонкости очистки жидкости применяют многослойные фильтры. Вместо бумаги часто используют материалы из хлопка, шерсти, графитовых, угольных и синтетических материалов.

Рисунок 52 – Бумажный фильтр.         Рисунок 53 – Бумажные фильтрующие

элементы.

В настоящее время всё большее применение получают фильтры с наполнением из пористых материалов и керамики. Жидкость в них очищается, протекая по длинным извилистым каналам, сечение которых составляет от 2 до 100 мкм. Кроме твёрдых загрязнений, эти фильтры отделяют от рабочей жидкости нерастворимые в ней элементы, например, воду.

Фильтры из пористых материалов могут работать при высоких температурах (из пористой керамики до 1000 градусов). Недостатком фильтров из пористых материалов является их относительно высокое гидравлическое сопротивление, более сложный процесс регенерации.

Тонкость фильтрации фильтров можно повышать применением в них постоянного магнитные поля, устанавливая на их входе постоянные магниты.

В гидросистемах предусматривают две схемы фильтрации: для всего потока жидкости и для части его. Фильтрацию части потока обычно применяют для отдельных аппаратов системы, работа которых требует тщательной очистки (редукционные клапаны, следящие золотники и т. п.).

Фильтры могут устанавливаться на всасывающей нагнетательной или сливной магистрали (рисунок 54).

Рисунок 54 - Схемы установки фильтров.

При установке фильтра в линии всасывания повышается срок службы насосов, которые более чувствительны к загрязнению жидкости. Однако в этом случае ухудшается режим заполнения насоса жидкостью вследствие дополнительного сопротивления.

При установке фильтра в линии нагнетания корпус фильтра находится под давлением, сопротивление фильтрующего элемента может быть более высоким (большая тонкость отчистки) и не влиять на режим всасывания насоса и практически на общее давление в системе.

Фильтр, устанавливаемый на сливной линии не находится под давлением и улавливает продукты износа агрегатов и аппаратов гидроприводов, не позволяя твёрдым частицам попадать в бак. Эта система требует тщательной первоначальной очистки бака и гидромашин от окалины, которая может при пуске вывести из строя насос и другие элементы гидропривода.

6.8. Уплотнительные устройства

6.8.1 Уплотнение штоков.

Возвратно-поступательно движущиеся поршневые штоки, плунжеры, уплотняют чаще всего сальниками (рис. 42) с набивными материалами, соответствующие условию работы уплотнения.

На рисунке 55 (а – д) изображено сальниковое уплотнение с конической канавкой (стандартный угол профиля канавки ). Коническую форму канавке придают в расчёте на то, что набивка в виде, например, цилиндрического фетрового кольца, стремится под действием осевой силы сжиматься к центру, охватывая шток. Набивка работает непосредственно по штоку, для увеличения надёжности и срока службы поверхность его должна иметь твёрдость не ниже HRC 45 и шероховатость не более R=0.32-0.65 мкм.

Рисунок 55 - Сальниковые уплотнения.

Для компенсации происходящего в эксплуатации износа и потерь упругих свойств набивки производят затяжку набивки гайками, грундбуксой (рисунок 55, а – в, д) или устанавливают поджимающие пружины (рисунок 55, г).

В случае, когда необходимо полностью исключить просачивание жидкости через уплотнение применяют спаренные (рисунок 55, д) или многорядные сальники с промежуточными распорными втулками между набивками. Часто применяют сальники с уплотняющим элементом в виде втулки из термопластов, например, из поливинилхлоридов. Гидропластовую втулку заключают в замкнутое кольцевое пространство в корпусе (рисунок 55 е). Уплотняющий элемент затягивают на штоке винтом, действующим на гидропласт через притёртый плунжер; давление плунжера, передаваясь всей массе гидропласта, заставляет втулку плотно охватывать шток и прижиматься к корпусу.

При невысоких давлениях и температурах штоки уплотняются резиновыми кольцами (рисунок 56).

Рисунок 56 – Уплотнение резиновыми кольцами.

В условиях высоких давлений и температур применяют сальники с металлическими пружинно-затяжными кольцами (рисунок 57).

Уплотнение состоит из набора чередующихся конических и обратноконических колец. При затяжке наружные кольца упруго расширяются, прилегая к поверхности корпуса, внутренние кольца сжимаются, уплотняя шток. Наружные кольца должны быть менее жёсткими, чем внутренние и прилегать при затяжке к поверхности корпуса ранее, чем выберется зазор между внутренними кольцами и валом. Величину зазора между внутренними кольцами и валом регулируют степенью затяжки. При неосторожном обращении уплотнение легко перетянуть до полного заклинивания.

Рисунок 57 - Уплотнение металлическими пружинно-затяжными кольцами.

Для уплотнения штоков цилиндров так же используются манжетные уплотнения. Манжеты чаше всего изготавливаются из резины, пластиков типа поливинилхлоридов и второпластов и устанавливаются в один или несколько рядов (рисунок 58).

Рисунок 58 - Уплотнение манжетами.

Наибольшей разгрузочной способностью обладают шевронные многорядные уплотнения (рисунок 45д). Они предназначены для работы в средах воды и эмульсии при давлении до 100 МПа (1000 кг/см) со скоростью возвратно-поступательного движения до 2 м/с при температуре окружающей среды от 0 до 90 С.

6.8.2 Уплотнение поршней.

Поршни небольшого диаметра (плунжеры гидравлических, масляных, топливных насосов) уплотняют притиркой к поверхности цилиндров. Уплотнение улучшают введением лабиринтных канавок. Наиболее широкое распространение для уплотнения цилиндров гидравлических устройств, работающих под давлением до 50 МПа (500 кг/см), и скорости возвратно-поступательного движения до 0,5 м/с и температуре от –50 до 150 С получили резиновые кольца и манжеты.

Пример их установки представлен на рисунке 59.

Рисунок 59 - Уплотнение резиновыми кольцами и манжетами.

В пневматических устройствах резиновые кольца работают на давлениях до 0,6 МПа при наличии смазки. Наиболее надёжное и универсальное уплотнение, способное работать при высоких температурах и держать самое высокое давления, это уплотнение поршневыми кольцами (рисунок 60).

Поршневое кольцо, (обычно прямоугольного сечения), устанавливают в канавках поршня. Диаметр кольца поршня в свободном состоянии больше диаметра цилиндра. При вводе в цилиндр кольцо сжимается, и, благодаря собственной упругости, плотно прилегает к стенкам цилиндра по его окружности, за исключением узкого канала, образованного разрезом (замком) кольца (рисунок 61). Поршневые кольца при работе прижимаются давлением рабочей жидкости (газа), проникающей в поршневые канавки и действующие на торцевую поверхность кольца. Это давление может во много раз превышать давление от силы упругости кольца и играет основную роль в уплотняющем действии.

Поршневые кольца изготовляют из качественного перлитного чугуна, в условиях обильной смазки из пружинной стали, бронз марок БРАЖН, БРАЖМц, БРБ2.

Рисунок 60- Уплотнение металлическими поршневыми кольцами.

Рис. 61 - Конструкции замков поршневых колец.

6.8.3 Уплотнение неподвижных соединений.

Принцип действия уплотнений неподвижных соединений основывается на упруго-пластическом деформировании уплотняющего элемента, благодаря чему на уплотняемых поверхностях создаются давления, превышающие максимально возможные давления рабочей жидкости (газа). Обычно уплотняющими элементами являются кольца различных поперечных сечений. Кольца изготовляют из красной меди, алюминия, мягкой стали, фибры, капрона, резины.

Прокладки из мягких металлов используют главным образом для уплотнения разъёмных соединений, например, для монтажа трубопроводов. В качестве уплотняющих элементов неподвижных соединений широко применяют резиновые кольца круглого сечения (рисунок 62).

Резиновые кольца предназначены для работы под давлением до 20 мПа (200 кг/см) и температуре от –500 до 100 С.

Рисунок 62 - Уплотнение неподвижных соединений резиновыми кольцами.

7. Регулирование скорости движения выходного звена гидропривода

Регулирование скорости движения выходного звена гидропривода осуществляется, как правило, при неизменной частоте вращения ротора насоса. В общем случае расход гидродвигателя

где QH — подача насоса; DQ — утечки жидкости в гидролинии, в том числе регулируемые.

Таким образом, расход гидродвигателя, а, следовательно и скорость движения его выходного звена можно регулировать либо изменением утечек жидкости в гидролинии DQ, либо изменением подача насоса QH.

В связи со сказанным, в зависимости от того, как изменяется подача жидкости, направляемой в гидродвигатель,  различают два способа регулирования его скорости: дроссельный и объёмный.

      При дроссельном регулировании изменение расхода гидродвигателя осуществляется изменением утечек жидкости в гидролинии DQ, что достигается изменением гидравлического сопротивления гидролинии, в которую включен гидродвигатель, и сливом части рабочей жидкости в бак.

      При объёмном регулировании изменение расхода гидродвигателя осуществляется изменением подачи регулируемого насоса, что достигается изменением рабочего объёма насоса.

7.1. Дроссельный способ регулирования скорости движения выходного звена гидропривода

При этом способе регулирования, как было сказано выше, часть рабочей жидкости, подаваемой нерегулируемым насосом, отводится в сливную гидролинию через предохранительный (переливной) клапан и не совершает полезной работы. Простейшим и наиболее распространённым регулятором скорости гидродвигателя является регулируемый дроссель.

Основным преимуществом гидропривода с дроссельным регулированием является возможность плавного изменения скорости выходного звена, простота управления распределителем, а также то, что усилия, требуемые для управления, незначительны.

В зависимости от места установки дросселя гидроприводы с дроссельным регулированием делятся на:

— гидроприводы с последовательно включенным дросселем (на входе или на выходе из гидродвигателя);

— гидроприводы с параллельно включенным дросселем.

Рассмотрим гидропривод поступательного движения:

а) Дроссель установлен на входе в гидроцилиндр (рисунок 114 а)

Рисунок 63 — Схема гидропривода поступательного движения с дросселем, установленным на входе в гидроцилиндр

Если распределитель установлен в левой позиции, то насос подаёт рабочую жидкость через регулируемый дроссель и распределитель в поршневую полость гидроцилиндра. Поршень со штоком и приводимым узлом перемещается вправо, преодолевая приложенную нагрузку F. Из штоковой полости гидроцилиндра отработанная жидкость уходит на слив в гидробак.

При срабатывании распределителя 9 (правую позицию распределителя следует установить на место исходной средней) жидкость от насоса начинает поступать в штоковую полость гидроцилиндра. Поршень со штоком и приводимым узлом перемещается влево. Из поршневой полости гидроцилиндра отработанная жидкость уходит на слив в гидробак.

Если пренебречь потерями в гидроприводе, то скорость движения поршня

                                                                         

где QЦ — расход жидкости, подводимый к гидроцилиндру, fП — площадь поршня.

       Расход жидкости, подводимый к гидроцилиндру, равен расходу жидкости через дроссель, то есть                                   

        Расход жидкости через дроссель равен:

                 

       Тогда скорость поршня равна:

                                             

где Р1 — давление перед дросселем, в данной схеме определяется давлением настройки предохранительного клапана, то есть

                                       ,                                    

Р2 — давление за дросселем, если пренебречь потерями давления от дросселя до гидроцилиндра, то

                                                                  

то есть давление за дросселем определяется приложенной к штоку гидроцилиндра нагрузкой.

       При подстановке значений Р1 и Р2  получим:

                                  

        Следовательно, при постоянной нагрузке F скорость поршня uП  будет изменяться прямо пропорционально изменению площади проходного сечения fДР.

        Если же нагрузка F также будет изменяться, то и скорость движения поршня uП тоже будет изменяться.

        Характер изменения скорости движения поршня гидроцилиндра uП в зависимости от приложенной нагрузки F можно проследить по механической (нагрузочной) характеристике гидропривода.

        Механической характеристикой гидропривода называется зависимость скорости движения выходного звена от приложенной нагрузки при постоянном расходе (то есть при UДР = const).  

        Механическая характеристика, построенная при UДР = 1, называется основной механической характеристикой.

        Построим механическую характеристику для гидропривода, изображённого на рисунке 63 а).

        Основная механическая характеристика при UДР = 1:

       Из равенства (147) видно, что скорость поршня гидроцилиндра будет максимальной  uП = uП.MAX при нагрузке F = 0:

                                  

        Из равенства видно, что скорость поршня гидроцилиндра будет равна нулю  uП = 0 при нагрузке (точка в):

                                      F = РН.КfП

        Подсчитав uП.MAX  и  нагрузку F, при которой поршень остановится (рисунок 63 б), следует нанести их на график.

        Аналогично,   полагая   UДР  =  0,8;   UДР   = 0,6; UДР = 0,4; UДР = 0,2,   можно построить несколько других механических характеристик (рисунок 63 б), по которым при любом заданном параметре регулирования дросселя UДР и заданной нагрузке F на гидроцилиндре можно найти скорость поршня uП.

б) Дроссель установлен на выходе из гидроцилиндра (рисунок 64 а)

Рисунок 64 — Схема гидропривода поступательного движения с дросселем, установленным на выходе из гидроцилиндра

       

          Как и в предыдущем случае,

                  

         DРДР = Р1 – Р2 определится из условия равновесия поршня:

                                                 

где  РЦ — давление жидкости в поршневой полости гидроцилиндра; РШТ — давление жидкости в штоковой полости гидроцилиндра;

fП — площадь поршня; fШТ — площадь поршня в штоковой полости гидроцилиндра.

       Так как РШТ = Р1, то :

      Пренебрегая потерями давления на сливе (Р2 = 0), получим:

      Тогда скорость поршня

                              

это и есть уравнение механической характеристики данного гидропривода.

Основная характеристика при UДР = 1:

Скорость   поршня максимальная: uП = uП. MAX  при F = 0:

 — точка а.

Скорость поршня равна нулю: uП = 0   при

то есть при  — точка в.

        То есть механические характеристики гидропривода с последовательно включенным дросселем одинаковые, если дроссель установлен на входе или на выходе из гидроцилиндра.

       Аналогично,    полагая   UДР  =  0,8;   UДР   = 0,6; UДР = 0,4; UДР = 0,2,   можно построить несколько других механических характеристик (рисунок 64 б), по которым при любом заданном параметре регулирования дросселя UДР и заданной нагрузке F на гидроцилиндре можно найти скорость поршня uП.

       в) Дроссель установлен параллельно гидроцилиндру (рисунок 65 а)

Рисунок 65— Схема гидропривода поступательного движения с дросселем, установленным параллельно  гидроцилиндру

      

В этом случае поток жидкости, поступающий от насоса QН, в точке А разветвляется на два потока:

       QЦ — через распределитель поступает в гидроцилиндр и перемещает поршень, преодолевая силу F на штоке;

        QДР — через дроссель сливается в бак, то есть

QН = QЦ + QДР.

Тогда скорость поршня

      

если пренебречь сопротивлением сливной магистрали, то Р2 = 0,

давление перед дросселем

и скорость поршня будет равна:

                                      

Основная характеристика при UДР = 1:

Скорость   поршня будет максимальная: uП = uП. MAX  при F = 0 (точка а):

             

            

Скорость   поршня равна нулю: uП = 0, когда (точка в):

то есть при

        Аналогично,   полагая   UДР  =  0,8;   UДР   = 0,6; UДР = 0,4; UДР = 0,2,   можно построить несколько других механических характеристик (рисунок 65 б), по которым при любом заданном параметре регулирования дросселя UДР и заданной нагрузке F на гидроцилиндре можно найти скорость поршня uП.

7.2. Объёмный способ регулирования скорости движения выходного звена гидропривода

При объёмном регулировании изменение расхода гидродвигателя осуществляется изменением подачи регулируемого насоса, то есть этот способ основан на равенстве подачи насоса и расхода гидродвигателя (для гидропривода вращательного движения):

QН = QМ,  

или                                          qНnН = qМnМ,

откуда                                                       

Из последней формулы видно, что частоту вращения гидромотора nМ можно изменять, изменяя nН, qН, qМ.

Однако, асинхронные электродвигатели переменного тока, служащие приводами насосов, не позволяют изменять частоту вращения, поэтому частота вращения гидромотора при объёмном способе регулирования осуществляется путём изменения рабочего объёма регулируемого насоса.

Так как практически никогда  ввиду утечек на пути рабочей жидкости от насоса до гидромотора.

Опыты показывают, что утечки жидкости в гидромашинах прямопропорциональны перепаду давления, то есть

                                                             

где аГ.П — коэффициент утечек, равный величине утечек, приходящихся на единицу давления.

        Тогда

 

Тогда), с учётом параметра регулирования насоса:

                                          

        Рассмотрим схему гидропривода вращательного движения с регулируемым реверсивным насосом (рисунок 66).

1 — регулируемый насос, 2 — реверсивный гидромотор, 3, 4 — трубопроводы, 5, 6 — предохранительные клапаны, 7 — обратные клапаны, 8 — насос подпитки (подкачки), 9 — предохранительный (переливной) клапан

Рисунок 66 Схема гидропривода вращательного движения с регулируемым реверсивным насосом

Насос  1  связан  с  гидромотором  2  двумя  трубопроводами 3 и 4. Реверс вращения гидромотора осуществляется изменением направления подачи рабочей жидкости при неизменном вращении ротора насоса. Это достигается изменением знак угла наклона диска в аксиальных роторно-поршневых насосах или изменением знака эксцентриситета в радиальных роторно-поршневых насосах.

Так как каждая из гидролиний 3 и 4 может оказаться как напорной, так и всасывающей, то каждая из них предохраняется от чрезмерно высокого давления своим предохранительным клапаном 5 или 6, а от недопустимо низкого давления специальным устройством, состоящим из вспомогательного насоса подпитки (подкачки) 8 с переливным клапаном 9.

Частота вращения гидромотора определяется по формуле :

                                             

Находим коэффициент утечек, принимая, что в гидролиниях утечки отсутствуют, тогда из равенства (156):

Точка  а основной механической характеристики (рисунок 66 б) найдётся по уравнению (159) при М = 0.

Точка в  — при конкретной заданной нагрузке М = М1.

        Аналогично,    полагая    UН   =   0,8;    UН   = 0,6; UН = 0,4; UН = 0,2,   можно построить несколько других механических характеристик (рисунок 66 б), по которым при любом заданном параметре регулирования насоса UН и заданной нагрузке М на гидромоторе можно найти частоту вращения гидромотора nМ.

7.3. Коэффициент полезного действия и мощность гидропривода

Коэффициент полезного действия гидропривода

где hН — коэффициент полезного действия насоса, hДВ — коэффициент полезного действия гидродвигателя (гидроцилиндра или гидромотора), hС — коэффициент полезного действия гидросети.

      Коэффициент полезного действия гидросети определяется:

      — если в гидроприводе используется регулируемый насос (объёмное регулирование):

где РПОДП = 9,81×104 Па — давление насоса подпитки (подкачки).

— дроссельное регулирование:

а) дроссель расположен последовательно гидродвигателю:

       б) дроссель расположен параллельно гидродвигателю:

Полезная мощность гидропривода:

        а) поступательного движения

б) вращательного движения

        Затраченная мощность гидропривода:

.

    

       7.4. Сравнение способов регулирования гидроприводов

Сравнение различных способов регулирования скорости движения выходного звена гидропривода целесообразно провести по трём показателям: по механической (нагрузочной) характеристике, коэффициенту полезного действия и стоимости применяемых гидромашин и гидроаппаратов.

1 — объёмное регулирование, 2 — дроссельное с последовательно включенным дросселем, 3 — дроссельное с параллельно включенным дросселем

Рисунок 67 — Сравнение способов регулирования гидроприводов по механическим характеристикам

1 — объёмное регулирование, 2 — дроссельное с последовательно включенным дросселем, 3 — дроссельное с параллельно включенным дросселем

Рисунок 68 — Сравнение способов регулирования гидроприводов по коэффициентам полезного действия

       Сравнение различных способов регулирования гидропривода, рассмотренных выше: двух вариантов дроссельного и объемного, целесообразно провести по трем показателям: по механическим характеристикам, КПД и стоимости применяемых гидромашин и гидроаппаратов.

Механическая характеристика гидропривода характеризует степень стабильности скорости выходного звена (штока, вала) при изменяющейся нагрузке. Обычно требуется возможно большая стабильность, т. е. наименьшая просадка  гидропривода.

   На  рисунке  67  показаны  механические характеристики, т. е. зависимости скорости  выходного звена от нагрузки F на нем, построенные при постоянных значениях рабочих объемов гидромашин при объемном регулировании и неизменных степенях открытия регулирующих дросселей при дроссельном регулировании, а также при одинаковых значениях максимальной скорости и тормозящей нагрузки.

Наибольшей стабильностью обладает гидропривод с объемным регулированием (кривая 1). Значительно хуже в этом отношении дроссельное регулирование с последовательным включением дросселя (кривая 2) и еще хуже дроссельное регулирование с параллельным  включением дросселя  (кривая 3).

На рисунке 68 наиболее высокий КПД получается при объёмном регулировании (кривая 1), ниже — при дроссельном регулировании с параллельно включенным дросселем (кривая 3), и ещё ниже — при дроссельном регулировании с последовательно включенным дросселем (кривая 2).

   Следовательно, по двум важнейшим показателям — механическим характеристикам и КПД — лучшие качества имеет гидропривод с объемным регулированием. Однако при выборе способа регулирования гидропривода необходимо учитывать еще экономические показатели.

   Регулируемые гидромашины — насосы и гидромоторы — более дорогостоящие, чем нерегулируемые. Поэтому используя регулируемый гидропривод идут на значительные капитальные затраты, но зато благодаря более высокому КПД получают экономию в эксплуатационных расходах, т. е. в стоимости энергозатрат.

   Ввиду этого,   объемное  регулирование  гидропривода  обычно  применяют, когда существенными являются энергетические показатели, например, для гидроприводов большой мощности и с длительными режимами их работы. Гидроприводы с дроссельным регулированием и дешевыми, например, шестерёнными насосами используют обычно в маломощных системах, а также, когда режимы работы гидропривода кратковременные.

8. Гидравлические следящие приводы (гидроусилители)

8.1.     Общие сведения

Гидроусилитель - совокупность гидроаппаратов и объемных гидродвигателей, в          которой движение управляющего элемента преобразуется в движение управляемого элемента большей мощности, согласованное с движением управляющего элемента по скорости, направлению и перемещению.

8.2. Классификация гидроусилителей

Применяемые в автоматизированных гидроприводах гидроусилители классифицируют по следующим признакам.

По методу управления различают гидроусилители без обратной связи и с обратной связью между управляющим элементом и ведомым звеном исполнительного механизма.

По конструкции управляющего элемента гидроусилители подразделяют на      усилители с дросселирующими гидрораспределителями золотникового типа, с      соплом и заслонкой, со струйной трубкой, крановые, с игольчатым дросселем.

По числу каскадов усиления гидроусилители подразделяют на одно-, двух- и многокаскадные. Многокаскадные применяют в тех случаях, когда требуется    получить      на выходе большую мощность и сохранить при этом высокую чувствительность гидроусилителя.

По виду сигнала управления гидроусилители подразделяют на усилители с механическим и электрическим сигналами управления.

Важными характеристиками усилителей являются коэффициенты усиления: по мощности kN, по расходу kQ, по скорости kυ и по давлению kP:

где Nвых, Nвх - мощности на ведомом звене исполнительного элемента гидроусилителя и мощность, затрачиваемая на его управление; δQ, δυ, δP - изменение расхода, скорости движения ведомого звена исполнительного элемента и давления жидкости на выходе при изменении положения управляющего элемента гидроусилителя на величину δx.

8.3. Гидроусилитель золотникового типа

Гидроусилители золотникового типа получили наибольшее распространение. Они просты по конструкции, разгружены от аксиальных статических сил давления жидкости, легко управляемы, имеют высокий КПД и обеспечивают достижение значительных коэффициентов усиления по мощности.

Схема следящего гидроусилителя золотникового типа с гидродвигателем прямолинейного движения и жесткой рычажной обратной связью представлена на рисунке 69

Рисунок 69 -Схема гидроусилителя золотникового типа с обратной связью:
1 - шарнир; 2 - тяга; 3 - золотник распределителя; 4 - поршень;
5 - корпус силового цилиндра; 6 - шарнир; 7 - дифференциальный рычаг

При перемещении тяги 2, связанной с ручкой управления, перемещается шарнир 1 дифференциального рычага 7 обратной связи, с которым вязаны штоки силового цилиндра 5 и золотника распределителя 3. Так как силы, противодействующие смещению золотника распределителя, значительно меньше соответствующих сил, действующих в системе силового поршня 4, то     шарнир 6 может рассматриваться в начале движения тяги 2 как неподвижный, ввиду чего движение его вызовет через рычаг 7 смещение плунжера золотника распределителя     3. В результате при смещении золотника из нейтрального   положения, жидкость поступит в соответствующую полость цилиндра 5, что       вызовет перемещение поршня 4, а следовательно, и шарнира 6, связанного с «выходом». При этом выходное звено сместится пропорционально перемещению     тяги 2. После того, как движение тяги 2 будет прекращено, продолжающийся выдвигаться поршень 4 сообщит через рычаг 7 обратной связи плунжеру золотника распределителя 3 перемещение, противоположное тому, которое он получал до       этого при смещении тяги 2 управления. Так как при этом расходные окна золотника     будут в результате обратного движения плунжера постепенно прикрываться, количество жидкости, поступающей в цилиндр 5, уменьшится, вследствие чего скорость его поршня будет уменьшаться до тех пор, пока плунжер золотника не   придет в положение, в котором окна полностью перекроются, при этом скорость   станет   равной нулю.

При перемещении плунжера золотника в противоположную строну движение всех элементов регулирующего устройства будет происходить в обратном направлении.      В действительности отдельных этапов движения «входа» и «выхода» рассматриваемого следящего привода с жесткой обратной связью не существует, и оба движения протекают практически одновременно, т.е. имеет место не ступенчатое, а    непрерывное «слежение» исполнительным механизмом за перемещением «входа».

8.4. Гидроусилитель с соплом и заслонкой

Гидроусилитель с соплом и заслонкой (Рисунок 70) состоит из управляющего элемента в виде нерегулируемого дросселя 1, междроссельной камеры 2, регулируемого   дросселя, выполненного в виде сопла 3, заслонки 4 и задающего устройства 6,                а также из исполнительного элемента 5.

Рисунок 70 -Гидроусилитель с соплом и заслонкой:
1 - нерегулируемый дроссель; 2 - междроссельная камера; 3 - сопло;
4 - заслонка; 5 - исполнительный элемент; 6 - задающее устройство

Жидкость подается к гидроусилителю со стороны нерегулируемого дросселя. Из междроссельной камеры одна часть жидкости Q2 вытекает через щель, образованную торцом сопла и заслонкой, а другая Q1 поступает к исполнительному элементу. При изменении положения заслонки изменяются давление в междроссельной камере и расход через сопло. Одновременно изменяются усилие на исполнительный элемент, расход Q1 и скорость υ движения выходного звена. Нерегулируемый дроссель может быть выполнен в виде пакета тонких шайб с круглыми отверстиями.

Сопло гидроусилителя выполняется в виде цилиндрического насадка или в виде капиллярного канала. Увеличение диаметра сопла приводит к увеличению расхода и быстродействия системы. Заслонка имеет плоскую форму и перемещается от воздействия на нее сигнала управления.

Гидроусилитель типа сопло-заслонка отличается простотой конструкции,   надежностью в работе и быстродействием. К нему можно подводить жидкость с большим давлением питания P0. В устройстве сопло-заслонка отсутствуют трущиеся пары, что обеспечивает его высокую чувствительность. Недостатком является непроизводительный расход жидкости через сопло, низкий КПД и невысокий коэффициент усиления по мощности.

8.5. Гидроусилитель со струйной трубкой

Гидроусилитель со струйной трубкой (Рисунок 71) состоит из трубки 5 с коническим насадком на конце, сопловой головки 1 с двумя наклонными коническими расходящимися каналами и устройства управления. Устройство управления        струйной трубкой состоит из задающего устройства 4 в виде регулируемой пружины, толкателя 6 и ограничителя 3 хода струйной трубки. Каналы сопловой головки соединены с исполнительным элементом 8 гидроусилителя. Жидкость с параметрами P0 и Q0 подается к трубке от источника питания. По трубе 2 жидкость отводится от гидроусилителя на слив. Принцип работы гидроусилителя со струйной трубкой основан на преобразовании удельной потенциальной энергии давления в удельную кинетическую энергию струи, вытекающей из конического насадка, и последующем преобразовании этой энергии в удельную потенциальную энергию давления в каналах сопловой головки. Гидроусилитель работает следующим образом. При отсутствии сигнала управления струйная трубка занимает нейтральное положение по отношению к отверстиям в сопловой головке. Вытекающая из насадка струя в одинаковой мере перерывает оба отверстия (рис.8.5, б), вследствие чего давления в каналах сопловой головки одинаковы, а выходное звено исполнительного элемента неподвижно. При подаче сигнала управления на толкатель струйная трубка смещается из нейтрального положения, равенство площадей отверстий, перекрытых струей, и равенство      давлений в каналах сопловой головки нарушается. В результате выходное звено исполнительного элемента начинает перемещаться. При изменении знака сигнала управления      выходное звено будет двигаться в другую сторону. Вытесняемая из исполнительного элемента жидкость попадает через канал в сопловой головке в полость 7 усилителя и далее на слив. Для того чтобы в каналы сопловой головки  вместе с жидкостью не попал     воздух, насадок струйной трубки делают    погруженным в жидкость.

Рисунок 71-Гидроусилитель со струйной трубкой:
1 - сопловая головка; 2 - сливной трубопровод; 3 - ограничитель хода;
4 - задающее устройство; 5 - струйная трубка; 6 - толкатель;
7 - внутренняя полость; 8 - исполнительный элемент

8.6. Двухкаскадные усилители

Для повышения чувствительности усилителя и обеспечения одновременно     увеличения мощности выходного сигнала применяют двухкаскадные устройства, первой ступенью усиления которых является обычно усилитель типа сопло- заслонка, а второй - золотник. Принципиальная схема такого устройства показана на рисунке 72 . Междроссельная камера a этой схемы соединена с правой полостью основного распределительного золотника, плунжер 2 которого находится в равновесии под действием усилия пружины 4 и давления жидкости в этой камере. Жидкость    постоянно подводится в штоковую полость b силового цилиндра, поршень которого при одновременной подаче жидкости в противоположную полость перемещается вследствие разности площадей поршня влево, и при соединении этой полости с     баком - в правую сторону.

Рисунок 72- Двухкаскадный усилитель типа сопло-заслонка:
1 - заслонка; 2 - плунжер; 3 - силовой цилиндр; 4 - пружина

На рисунке 72 усилитель показана в нейтральном положении, в котором правая полость цилиндра 3 перекрыта. При смещении заслонки 1 равновесие сил, действующих на плунжер 2 золотника, нарушится, и он, смещаясь в соответствующую сторону, соединит правую полость силового цилиндра 3 либо с полостью питания (давление P Н), либо с баком. Благодаря тому, что усилие, создаваемое давлением жидкости на плунжер 2 золотника, уравновешивается пружиной 4, перемещение распределительного золотника будет пропорционально перемещению заслонки (регулируемого дросселя), в результате чего достигается приближенная пропорциональность расхода жидкости через золотник и перемещения заслонки. Следовательно, в данном случае имеет место обратная связь по давлению.

Рисунок 73-Двухступенчатая следящая система с обратной связью по давлению:
1 - пружина; 2 - плунжер; 3 - дроссель; 4 - клапан; 5 - заслонка

Схема применения этого распределительного устройства в следящей системе  приведена на рисунке 73. Плунжер золотника 2 в этой схеме находится в равновесии под действием усилия пружины 1 и давления жидкости в камере a, которая соединена с линией питания через дроссель 3 и со сливом - через сверление b в штоке плунжера. Сопротивление последнего канала, а следовательно, и давление в камере a можно изменять смещением заслонки 5; при этом вследствие нарушения равновесия сил натяжения пружины и давления жидкости плунжер золотника будет следовать за заслонкой. Для повышения чувствительности давление в камере a обычно     понижается с помощью клапана 4 или путем питания этой камеры от отдельного источника и, в частности, от сливной магистрали.

 Гидроусилитель следящего типа представляет собой силовой гидропривод, в   котором  исполнительный механизм (выход) воспроизводит (отслеживает) закон движения управляющего органа (входа), для чего в системе предусмотрена непрерывная связь между выходным и входным элементами, которая называется обратной связью. Название такого привода - «следящий Гидроусилитель» или «следящий гидропривод» - обоснованы тем, что выход такого гидроусилителя автоматически устраняет через обратную связь возникающее рассогласование между управляющим воздействием (входным сигналом) и ответным действием (выходным сигналом). Гидравлические следящие приводы нашли широкое применение в различных отраслях техники и в особенности в системах управл6ения современными транспортными машинами, включая автомашины, морские суда, самолеты и прочие летательные аппараты. Блок-схема следящего привода (Рисунок 74) состоит из следующих основных элементов:
    -задающего устройства ЗУ, которым формируется сигнал управления, пропорциональный требуемому перемещению исполнительного механизма (датчики, реагирующие на изменение условий работы или параметров технологического процесса);
    -сравнивающего устройства СУ, или датчика рассогласования, устанавливающего соответствие сигнала воспроизведения, поступающего от исполнительного    механизма, сигналу управления;
усилителя У, которым производится усиление мощности сигнала управления за счет внешнего источника энергии ВИЭ;
   -исполнительного механизма ИМ, которым перемещается объект управления и воспроизводится программа, определяемая задающим устройством;
  -обратная связь ОС, которой исполнительных механизм соединен со сравнивающим устройством или с усилителем. Обратная связь является отличительным элементом следящего привода.

Рисунок 74 -Блок-схема следящего привода

Величина x = f (t) (перемещение или скорость), сообщаемая задающим устройством сравнивающему устройству, называется «входом», а y = φ (t)(перемещение или скорость), воспроизведенная исполнительным механизмом, - «выходом». Разность       (x - y) = ε называется ошибкой слежения или рассогласования системы. Принцип работы следящего привода заключается в следующем. Изменение условий работы машины или параметров технологического процесса вызывает перемещение задающего устройства, которое создает рассогласование в системе. Сигнал рассогласования воздействует на усилитель, а через него и на исполнительный механизм. Вызванное этим сигналом перемещение исполнительного механизма      через обратную связь устраняет рассогласование и приводит всю систему в исходное положение.Рассмотрим работу следящего привода на примере принципиальной    схемы рулевого управления автомобиля (Рисунок 75).

Рисунок 75- Принципиальная схема следящего
рулевого привода автомобиля: 1 - насос (внешний источник энергии); 2 - втулка усилителя;
3 - обратная связь; 4 - исполнительный механизм;
5 - золотник усилителя; 6 - винт; 7 - рулевое колесо (задающее устройство)

При прямолинейном движении автомашины все элементы системы рулевого управления находятся в исходном положении. Жидкость из насоса 1 поступает к гидроусилителю золотникового типа. Золотник 5 усилителя занимает нейтральное положение, а в обеих полостях исполнительного механизма 4 установилось   одинаковое давление. При необходимости изменить направление движения  автомобиля водитель поворачивает рулевое колесо 7. Связанный с рулевым колесом винт 6 перемещает золотник усилителя на величину x, вызывая рассогласование в системе. При этом проходные сечения одних рабочих окон усилителя уменьшаются, а других увеличиваются. Это создает перепад давлений у исполнительного механизма, а его поршень приходит в движение, перемещаясь на величину y и поворачивая колеса автомобиля. Одновременно через обратную связь 3 движение поршня передается на втулку 2 усилителя. Совокупность 2 и 3 является сравнивающим устройством.      Втулка перемещается в том же направлении, что и золотник 5 до тех пор, пока рассогласование в гидросистеме, вызванное поворотом рулевого колеса, не будет устранено. При непрерывном вращении водителем рулевого колеса поршень со штоком будет также непрерывно перемещаться, вызывая соответствующий поворот колес.   При этом небольшие усилия водителя, прикладываемые к рулевому колесу, гидроприводом преобразуются в значительные усилия на штоке поршня,     необходимые для управления автомобилем

9.Схемы типовых гидросистем

Гидросистема состоит из источника энергии, каковым обычно является насос, исполнительного механизма (силового цилиндра или гидромотора), а также    аппаратуры управления потоком жидкости и защиты системы от перегрузок. В частности, обязательным аппаратом для большинства гидросистем является распределитель жидкости, в функции которого входит обеспечение направления    потока жидкости к рабочим полостям исполнительного механизма. Системы любой сложности комплектуются их элементарных систем и их комбинаций. Ввиду практической неограниченности возможных комбинаций таких элементарных      систем, из которых комплектуются более сложные гидросистемы разнообразных машин и установок, ограничимся лишь описанием наиболее типовых элементов      схем и их комбинаций, которые применяются практически во всех машинах.

9.1. Гидросхемы с регулируемым насосом и дросселем

На рисунке 76 изображена типовая схема гидросистемы с регулируемым насосом 3, приводимым во вращение электродвигателем М, с трехпозиционным    четырехходовым распределителем 2 с ручным управлением, с помощью которого осуществляется реверс поршня силового цилиндра 1. В среднем положении распределителя 2 все его каналы соединяются с баком 5, что соответствует холостому ходу (разгрузке) насоса и «плавающему» состоянию поршня цилиндра. Насос 3 снабжен фильтром 4, установленным на всасывающем трубопроводе, и предохранительным клапаном 6.                                                                                               На рисунке 77 представлена схема гидросистемы с регулируемым дросселем, установленным в линии подачи (на входе). В схеме предусмотрено соединение полостей цилиндра, для обеспечения чего применен утапливаемый с помощью     упоров 4 на штоке цилиндра четырехходовой переключатель 5. Система включает нерегулируемый насос 9 с предохранительным клапаном 7, трехпозиционный четырехходовой распределитель 6 с ручным управлением, регулируемый дроссель 2 и двухпозиционный переключатель 5 с приводом от упора 4 движущегося штока силового цилиндра 3 и с установкой в исходное (верхнее) положение под действием пружины. В среднем положении распределителя 6, представленного на рисунке 77 все его каналы соединены между собой и с баком, что соответствует разгрузке насоса и «плаванию» поршня цилиндра.

Рисунок 76- Схема типовой
гидросистемы с регулируемым насосом

Рисунок 77- Гидросхема с дроссельным управлением

   Положение распределителя в левой его позиции (жидкость поступает в перерывающиеся каналы правого поля распределителя) соответствует движению поршня силового цилиндра 3 вправо (жидкость от насоса поступает в левую полость), причем в этом положении распределителя 6 и утопленного переключателя 5 жидкость как от насоса, так и из нерабочей (правой) полости цилиндра 3 поступает в левую его полость (в этом случае рабочей площадью цилиндра является площадь сечения штока), что способствует ускоренному перемещению поршня вправо. После того, как нажатие упора 4 на переключатель 5 прекратится, он под действием пружины переместится вверх и отсечет левую полость цилиндра 3 от правой, соединив последнюю через распределитель с баком 8. В результате в левую полость цилиндра будет поступать лишь жидкость, проходящая через регулируемый дроссель 2, что соответствует регулируемому рабочему ходу поршня цилиндра 3.  При установке распределителя 6 в правое положение жидкость от насоса 9 поступает при неутопленном переключателе 5 в правую полость цилиндра 3, осуществляя обратный ход поршня. При этом жидкость, вытесняемая из левой полости цилиндра 3, поступает через дроссель 2 и обратный клапан 1 в бак. При нажатии в этом случае на переключатель 5 канал насоса перекроется.                                     На рисунке 78 представлена схема гидросистемы с силовым цилиндром 1 одностороннего действия и регулируемым насосом 4. Гидросистема управляяется трехходовым двух-позиционным распределителем 2 с ручным приводом. Для предохранения от перегрузок система снабжена предохранительным клапаном 3. В положении распределителя 2, представленном на рисунке 78 жидкость от насоса поступает в силовой цилиндр 1. Линия бака при этом перекрыта. При перемещении распределителя в противоположное положение выходной канал насоса 4 перекрывается, а цилиндр 1 соединяется с баком, в результате поршень цилиндра      под действием веса приводимого узла опускается вниз.

Рисунок 78- Гидросхема с цилиндром одностороннего действия

Скорость опускания       регулируется с помощью дросселирования отводимой жидкости распределителем 2. Применяемый в последней схеме трехходовой трехпозиционный распределителя может обеспечить в среднем его положении запирание жидкости в силовом цилиндре 1 (для удержания, например, груза в поднятом положении) при одновременном соединении насоса 4 с баком.

9.2. Гидросхемы с двухступенчатым усилением

В автоматических системах распространены двухступенчатые распределители, в которых задающее устройство воздействует на распределитель не напрямую, а через промежуточный вспомогательный распределитель (пилот), благодаря чему можно существенно снизить мощность сигнала.                                                                                           Схема гидросистемы с силовым цилиндром 1, снабженная подобным двухступенчатым распределителем, состоящим из основного 2 и вспомогательного  четырехходового золотника 3, представлена на рисунке 79.  

Рисунок 79- Гидросхема с двухступенчатым (пилотным) распределением

Рисунок 80- Гидросхема с двухступенчатым (пилотным) распределением и ручной разгрузкой

Система снабжена регулируемым насосом 6, а также предохранительным 5 и обратным 4 клапанами. Основной трехпозиционный четырехходовой распределитель 2 с отрицательным перекрытием каналов в среднем положении управляется давлением рабочей жидкости с помощью вспомогательного трехпозиционного четырехходового распределителя 3 с ручным или иным управлением. В среднем положении этого вспомогательного распределителя, рабочие полости цилиндров сервопривода основного распределителя 2 соединены между собой с баком 7. В результате этот распределитель устанавливается под действием пружин в среднее положение, при котором все его каналы соединяются с баком, что соответствует разгрузке (переводу в режим холостого хода) насоса.                                                                                       Схема аналогичной системы представлена на рисунке 80. Система снабжена нерегулируемым насосом 6 с ручной разгрузкой (переводом насоса на холостой ход), осуществляемой с помощью двухступенчатого двухходового распределителя (переключателя) 7. Реверсирование движения поршня силового цилиндра 1 осуществляется с помощью упоров, установленных на его штоке, воздействующих       на четырехходовой двухпозиционный распределитель 5, обеспечивающий переключение (реверсирование) основного четырехходового двухпозиционного распределителя 3 скорость переключения распределителя 3 ограничена дросселями      2 и 4.

9.3. Гидросхема непрерывного (колебательного) движения

В ряде случаев (в металлорежущих станках и пр.) требуется обеспечить           непрерывные колебательные прямолинейные или поворотные движения исполнительного гидродвигателя. Схема такой гидросистемы с гидродвигателем поворотного действия (моментным гидроцилиндром) 4 приведена на рисунке 81. Управление системой осуществляется автоматически действующим        двухпозиционным распределителем 2 и разгрузочными клапанами          последовательного включения 6 и 11 с управлением с помощью давления жидкости, перепускаемой предохранительными клапанами 5 и 7 в конце каждого хода поворотного поршня цилиндра.

Рисунок 81- Гидросхема, обеспечивающая поворотно-колебательные движения

В положении аппаратов системы, представленном на рисунке 81, жидкость от регулируемого насоса 1 поступает через двухпозиционный гидравлически  управляемый распределитель 2 и напорную магистраль 3 в цилиндр 4 и удаляется из последнего в бак через магистраль 8. В конце каждого хода поршня поворотного цилиндра 4 клапан 7 в результате повышения давления перепускает жидкость в    линию 10 управления распределителем 2 и клапаном 11, перемещая их рабочие элементы. При этом клапан 11 соединяет линию управления 9, связанную с верхней полостью распределителя 2, с баком, в результате чего распределитель 2 переключается, соединяя насос с магистралью 8, ведущей в противоположную   полость цилиндра 4. При этом происходит реверс последнего, причем в конце хода цилиндра вступают в действие в той же последовательности предохранительный 5 и разгрузочный 6 клапаны, обеспечивающие повторение реверса поршня цилиндра. Рассмотренная схема применима также и для поворотных колебательных движений цилиндра прямолинейного движения.

9.4. Электрогидравлические системы с регулируемым насосом

К гидросистемам с двухступенчатым электро-гидравлическим управлением относится система с регулируемым реверсивным насосом, реверс которого осуществляется сервоприводом, управляемым электрогидравлическим распределителем. Подобная схема гидросистемы с реверсивным регулируемым насосом 2 и гидравлически управлением производительностью по положению поршня 9 сервопривода представлена на рисунке 82. Система снабжена вспомогательным насосом 5, питающим систему регулирования (управления) подачи основного рабочего насоса, а также осуществляющим его подпитку. Система снабжена вспомогательным насосом 5, питающим систему регулирования (управления) подачи основного рабочего насоса, а также осуществляющим его подпитку.

Рисунок 82- Гидросистема с регулируемым реверсивным насосом

Сигнал на реверсирование подачи насоса 2 поступает от вспомогательного четырехходового трехпозиционного распределителя 3 с электромагнитным управлением, получающего электросигнал от концевых переключателей 10. При реверсировании насоса 2 одновременно переключается двухпозиционный четырехходовой распределитель 4 с гидравлическим управлением на питание вспомогательным насосом 5 соответствующей всасывающей полости насоса 2.      Насос 2 снабжен предохранительными клапанами 7 и 8, отрегулированными на требуемые давления при прямом и обратном ходах поршня цилиндра 1, а насос 5 - предохранительным клапаном 6, отрегулированным на давление, необходимое для обеспечения требований системы управления и подпитки.

9.5. Гидросистемы с двумя спаренными насосами

В ряде машин, в частности в металлорежущих станках, распространены схемы с двумя спаренными насосами. Один из них (нерегулируемый) работает на низком давлении с большей подачей, и обеспечивает требующийся ускоренный холостой ход. А второй (регулируемый) работает на высоком давлении с небольшой подачей и служит для выполнения рабочего хода.

Рисунок 83- Схема системы с двумя спаренными насосами

Рисунок 84- Схемы гидросистем с двумя спаренными насосами и газовым гидроаккумулятором

Упрощенная схема такой системы приведена на рисунке 83а. Ускоренное перемещение поршня обеспечивается суммарной подачей двух насосов высокого 2 и низкого 3 давлений. По окончании ускоренного перемещения насос 3 вручную или автоматически по сигналу давления отключается при помощи открытия  крана 4,    после чего питание цилиндра 1 обеспечивается одним насосом 2, который является регулируемым.                                                                                                                             На рисунке 83б показана принципиальная схема подобной гидросистемы питания потребителей двумя спаренными насосами 5 и 6 с автоматическим переключением.    До тех пор, пока давление в линии 3 потребителей не достигнет заданного значения, на которое отрегулирована возвратная пружина двухходового распределителя (переключателя) 1, каналы последнего будут перекрыты, и в линию 3 поступает жидкость от обоих насосов. При заданном же давлении, определяемом   характеристикой пружины переключателя 1, насос низкого давления 6       автоматически переключится на бак, насос же 5 с помощью обратного клапана 2 отсоединится от переключателя 1 и будет продолжать питание гидросистемы. Давление, развиваемое в этом случае насосом 5, ограничено предохранительным клапаном 4.                                                                                                      Принципиальная схема подобной же гидросистемы представлена на рисунке 84. Эта схема отключается от рассмотренной выше тем, что отключение насоса 6 низкого давления осуществляется электрогидравлическим реле давления 7, подающим при заданном давлении сигнал на электромагнитный переключатель 1.

9.6. Питание одним насосом двух или несколько гидродвигателей

Многие гидросистемы имеют несколько гидродвигателей, питаемые от одного насоса. При такой схеме возможны два варианта подключения гидродвигателей.         Гидросистема с параллельным включением гидропривода показана на рисунке 85. Гидросистема имеет одну общую насосную станцию 1 и три гидроцилиндра 2, 3 и 4. Каждый из гидроцилиндров имеет собственное независимое устройство управления - гидрораспределители 6, 7 и 8. В точке 5 гидролиния имеет разветвление, в котором общая подача насосной станции 1 делится на три части Q1, Q2 и Q3 . Каждый из гидроцилиндров может включаться в работу в любой момент времени, независимо       от других потребителей, и совершать как холостой, так и рабочий ход.

Рисунок 85- Гидросистема параллельным включением гидропривода

Гидросистема с последовательным включением гидропривода представлена на рисунке 86. Гидросистема имеет два гидроцилиндра 1 и 2, которые питаются от общей насосной станции 3. В отличие от гидросистемы с параллельным включением, гидроцилиндр 2 может осуществлять рабочий ход только при неработающем первом гидроцилиндре, поскольку при включении гидроцилиндра 1, напорная линия       цилиндра 2 становится сливной, в которой давление падает.

Рисунок 86- Гидросистема последовательным включением гидропривода

При этом цилиндр 2   может осуществлять только холостой ход.                                                          Гидросистемы с параллельным включением гидропривода получили наибольшее распространение. Однако, они имеют один существенный недостаток. При включении всех гидроцилиндров скорость перемещения их выходных звеньев будет минимальна. Если отключить один из них, например       первый, то скорость у других возрастет, так как общая подача будет делиться между ними. Чтобы этого избежать, в гидросистему необходимо включать редукционные клапаны.                                                                                           

На рисунке 87 представлена схема гидросистемы с одним насосом 3 и двумя силовыми цилиндрами 1 и 6, один из которых (цилиндр 6) рассчитан на работу при внешней нагрузке (давлении), значительно меньшей нагрузки второго цилиндра 1. Для снижения давления в системе питания цилиндра 6 до требуемой величины применен редукционный клапан 4, установленный на входе в распределитель 5. Для цилиндра 1 также предусмотрен редукционный клапан 7, отрегулированный на рабочее давление в этом цилиндре. Редукционный клапан 7 также устанавливается на входе в распределитель 8, управляющий цилиндром 1. Насос 3 снабжен переливным     клапаном 2, который сбрасывает излишек рабочей жидкости в бак.

Рисунок 87- Гидросистема с двумя гидроцилиндрами, питаемыми
одним наосом через редукционные клапаны

Приложение А.

Типовые схемы гидроприводов металлургических машин

Рисунок А1 - Гидросхема привода конусов загрузочного устройства доменной печи.

Рисунок А2 - Гидросхема привода клапанов загрузочного устройства доменной печи.

Рисунок А3 - Гидросхема насосно- аккумуляторной станции электродуговой сталеплавильной печи.

Рисунок А4 - Гидросхема привода механизмов подъёма и поворота свода дуговой сталеплавильной печи.

Рисунок А5 - Гидросхема подъёмно-поворотного стенда.

Рисунок А6 - Гидросхема привода верхнего ролика тянущеправильной машины и поворотного лотка машин непрерывного литья заготовок.

Рисунок А7 - Установка для выталкивания слитка из изложницы.

Рисунок А8 - Гидросхема пресса для брикетирования стружки.

Рисунок А9 - Гидросхема кантователя крупносортного стана.                    Рисунок А10 - Гидросхема противоизгиба рабочих валков.

Рисунок А11 - Схема гидропривода нажимного устройства стана 200/600*400

Рисунок А12 - Гидросхема нажимного устройства стана 250/750*500 холодной прокатки.

Рисунок А13 - Схема гидропривода некоторых вспомогательных механизмов на 250/750*500

Список литературы:

  1.  Башта Т. М. Машиностроительная гидравлика: Справочное пособие. –М.:Машиностроение, 1971. –671 с., ил.
  2.  Башта Т. М. Гидропневмопривод и гидропневмоавтоматика. –М. Машиностроение., 1972 –329 с., ил.
  3.  Кожевников С.Н. Пешат В. Ф. Гидравлический и пневматический приводы металлургических машин. – М.:Машиностроение, 1973. – 358 с., ил.
  4.  Праздников А. В. Гидропривод в металлургии. М.: Металлургия. 1973 –355 с., ил.
  5.  Свешников В.К., Усов А.А Станочные гидроприводы. Справочник. –М.: Машиностроение, 1988. –512 с., ил.
  6.  Ковалевский В.Ф., Железняков Н. Т., Бейлин Ю. Е. Справочник по гидроприводам горных машин. – М,: Недра, 1973.-502 с., ил.
  7.  Гидравлическое оборудование: Каталог-справочник. В 2 ч./Под ред. И.М. Степунина В. Я. Скрицкого. – М.:НИИМАШ, 1967.-ч.1, 400 с., ил.: ч. 2, 349 с. ил.
  8.  Абрамов Е. И. и др. Элементы гидропривода: Справочник.-Киев: Техника, 1977.-320 с., ил.



 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

36633. Конспект сюжетного физкультурного занятия для детей старшего дошкольного возраста 34.5 KB
  Упражнять детей в подбрасывании мяча вверх двумя руками и ловле его в ходьбе отбивании мяча в ходьбе по гимнастической скамейке двумя руками ведении мяча змейкой между предметами поочередно каждой рукой добиваться ритмичности и четкости выполнения движений на каждый таг формировать чувство мяча соотносить силу удара с высотой полета мяча. Проводится комплекс общеразвивающих упражнений с мячами. В: прокатывание мяча между ладонями 6 7 раз. В: прыжки вокруг мяча в чередовании с ходьбой на месте 5x3 раза.
36634. Как устроен компьютер 50.5 KB
  Организационный момент психологический настрой 1 мин: На доске запущена презентация с загадкой: Напишу и сосчитаю ошибку укажу Я и музыку сыграю И картинку покажу Я хотя росточком мал Но большой универсал компьютер Тема нашего урока Как устроен компьютер слайд 2 Постановка целей урока 3 мин Что такое компьютер это универсальное устройство для хранения обработки и передачи информации Из каких устройств состоит компьютер системный блок монитор клавиатура мышь и др....
36635. Количество информации, как мера уменьшения неопределенности знаний 37.5 KB
  Тип урока: комбинированный Цели: Обучающая дать определение единицы измерения информации; развивающая – развивать интерес к изучаемой теме логическое мышление; воспитывающая – воспитывать у ребят дисциплинированность и внимательность на уроке. Тема нашего сегодняшнего занятия Количество информации как мера уменьшения неопределенности знаний. Процесс познания окружающего мира приводит к накоплению информации в форме знаний.
36636. Інструкція з безпеки праці 46.5 KB
  Тому дайте будьласка відповіді на такі питання: Назвіть основні положення кодексу законів про працю Назвіть основний закон що гарантує право громадян на безпечні та нешкідливі умови праці Що зобов’язаний роботодавець забезпечити Які створює держава умови Які Ви знаєте законодавчі акти з охорони праці Активізація нового матеріалу: А темою уроку є €œІнструкція з безпеки праці€. На уроках €œВиробничого навчання€ ми застосовуємо безпосередньо отриманні знання з охорони праці адже уявлення безпеки праці і виховування вміння до...
36637. Економічна інформатика 1.16 MB
  Інформаційні технології - технологічні процеси, що охоплюють інформаційну діяльність управлінських працівників, повязану з підготовкою і прийняттям управлінських рішень. Являють собою сукупність методів і прийомів розвязання типових задач обробки даних. Включають збір, зберігання, передачу, обробку інформації.
36638. Предмет і задачі вірусології 484.5 KB
  Історія вірусології досить незвичайна. Перша вакцина для попередження вірусної інфекції — віспи була запропонована англійським лікарем Є. Дженнером в 1796 г., майже за сто років до відкриття вірусів, друга вакцина — антирабічна була запропонована засновником мікробіології Л. Пастером в 1885 г.— за сім років до відкриття вірусів.
36639. Охорона праці в галузі загальні Міжнародна економіка 475.5 KB
  Охорона праці в галузі загальні вимоги Конспект лекцій для напряму підготовки 6. МІЖНАРОДНІ НОРМИ І ЗАКОНОДАВСТВО УКРАЇНИ В ГАЛУЗІ ОХОРОНИ ПРАЦІ Лекції № 1 1. Стан безпеки праці в світі 2. Європейський Союз і законодавство з охорони праці 6.
36640. СТАНДАРТИЗАЦІЯ ТА СЕРТИФІКАЦІЯ ТОВАРІВ І ПОСЛУГ 171.1 KB
  Тому проблема забезпечення і підвищення якості продукції актуальна для всіх країн і підприємств. При цьому необхідно врахувати те що підвищення якості продукції задача довгострокова і безперервна. Рівень якості продукції не може бути постійною величиною. Тому вирішувати її традиційними методами тобто лише шляхом контролю якості готової продукції практично не можливо.
36641. Економічна теорія 1.56 MB
  Попри певну обмеженість вчення досягненням фізіократів було те що вони вперше походження багатства повязали не зі сферою обміну а зі сферою виробництва. Найважливішим внеском класичної політекономії в економічну науку вважається остаточне перенесення аналізу зі сфери обігу до сфери виробництва. Маркс доводив неспроможність капіталізму та сформулював його основну суперечність що існує між суспільним характером виробництва та приватною формою привласнення доходів. відома як Велика депресія виявила що вільна некерована економіка не...