7609

Гідравлічні двигуни

Лекция

Производство и промышленные технологии

Гідравлічні двигуни Класифікація гідравлічних двигунів Гідроциліндри Поворотні двигуни Гідромотори Гідравлічний об’ємний двигун - енергетична машина, призначена для перетворення гідравлічної...

Украинкский

2013-01-26

293.31 KB

24 чел.

Гідравлічні двигуни

  1.  Класифікація гідравлічних двигунів
  2.  Гідроциліндри 
  3.  Поворотні двигуни 
  4.  Гідромотори 
  5.  Гідравлічний об’ємний двигун -  енергетична машина, призначена для перетворення гідравлічної енергії рідини у механічну енергію твердого тіла в процесі поперемінного заповнення рідиною робочих камер та витіснення її із цих камер

За характером руху вихідної ланки: 

- гідроциліндри – вихідна ланка (шток, плунжер) рухається зворотно-поступально; 

- поворотні гідравлічні двигуни – вихідна ланка (вал) може повертатися на деякий кут (звичайно не більше 360°);

гідромотори – вихідна ланка (вал) обертається без обмежень 

  1.  Гідроциліндри

ЗА ПРИНЦИПОМ ДІЇ

односторонньої дії

двосторонньої дії

Гідроциліндр двосторонньої дії - переміщення вихідної ланки в обох напрямках відбувається за рахунок рідини, яка заповнює його робочі камери 

Гідроциліндр  односторонньої дії - переміщення вихідної ланки в одному напрямку відбувається за рахунок рідини, яка заповнює його робочу камеру, а в зворотному – за рахунок дії зовнішніх сил (вага механізму, пружина)

ЗА КОНСТРУКЦІЄЮ 

- поршневі:

  1.  з одностороннім штоком;
    1.  з двостороннім штоком; 

- плунжерні; 

- телескопічні;

- мембранні 

Плунжерні та телескопічні гідроциліндри бувають тільки односторонньої дії, гідроциліндри з одностороннім штоком можуть бути як односторонньої так і двосторонньої дії, гідроциліндри з двостороннім штоком виконуються тільки двосторонньої дії 

  1.  Поворотні двигуни 

ЗА КОНСТРУКЦІЄЮ 

- моментні 

- рейково-поршневі

- гвинтові 

4. Гідромотори

ЗА КОНСТРУКЦІЄЮ РОБОЧИХ ОРГАНІВ 

- зубчасті 

- гвинтові 

- пластинчаті 

- поршневі 

За можливістю зміни напрямку обертання вала

реверсивні

нереверсивні 

 Реверсивний - гідромотор, вал якого під час роботи може змінювати напрямок обертання

Нереверсивний - гідромотор, вал якого не може змінювати напрямок обертання під час роботи

За можливістю змінювання робочого об’єму

регульовані

нерегульовані 

 Робочий об’єм регульованого гідромотора можна змінювати під час роботи.

У нерегульованих гідромоторах робочий об’єм не змінюється

Гідроциліндри застосовуються в механізмах, де необхідно забезпечити лінійні переміщення робочого органу машин (в механізмах подач верстатів, у приводах роботів, допоміжних та транспортних пристроїв, у механізмах переміщення робочих органів будівельних машин та ін.), у механізмах затиску та фіксації робочих органів машин

 Основні параметри

діаметр поршня dп 

діаметр штока dш

хід штока

Теоретичне зусилля

де p1, p2 – тиск у порожнинах гідроциліндра;   S1, S2 – площі поршня, на які діє тиск 

Площі поршня 

Коефіцієнт асиметрії двигуна σд - відношення площ поршня 

Теоретичне зусилля

Дійсне зусилля Fд менше від теоретичного за рахунок втрат механічної енергії, які зумовлюють зменшення зусилля на величину ΔFм

Механічні втрати в гідроциліндрі складаються з втрат при відносному ковзанню деталей (пари поршень–циліндр, ущільнення штока).

Характеризуються механічним ККД ηц.м та відносними механічними втратами εц.м 

Механічний ККД - відношення дійсного зусилля до теоретичного при тому ж перепаді тиску

Відносні механічні втрати – відношення механічних втрат до теоретичного зусилля

Враховуючи механічний ККД формулу для визначення дійсного зусилля можна записати у вигляді

 

Враховуючи відносні механічні втрати 

Теоретична швидкість руху vт штока

при висуванні

при втягуванні  

Qд – витрати рідини в напірній порожнині двигуна 

Дійсна швидкість руху vд штока менша за теоретичну за рахунок непродуктивних об’ємних втрат рідини ΣΔQоб через ущільнення

Непродуктивні об’ємні втрати враховуються об’ємним ККД ηд.о. та відносними об’ємними втратами εд.о. 

Об’ємний ККД гідроциліндра -  відношення теоретично необхідних витрат рідини до дійсних

Відносні об'ємні втрати -  відношення об'ємних втрат до теоретично необхідних витрат рідини 

ДІЙСНА ШВИДКІСТЬ

при висуванні 

при втягуванні  

Характеристики гідроциліндра з одностороннім штоком при висуванні і втягуванні штока несиметричні

При висуванні при однаковому перепаді тисків – більше  зусилля, але менша швидкість при однакових витратах 

 У гідроциліндрів з двостороннім штоком характеристики симетричні 

Зусилля визначається за формулою 

 Недоліки гідроциліндра з двостороннім штоком в порівнянні з гідроциліндром з одностороннім штоком - збільшена довжина, більші механічні втрати (додаткове ущільнення штока) 

Для затискних та фіксуючих пристроїв використовуються гідроциліндри односторонньої дії зі зворотною пружиною, яка повертає шток гідроциліндра в початкове положення 

 Теоретичне зусилля

p1 –тиск у робочій порожнині гідроциліндра; S – площа поршня гідроциліндра; k – жорсткість пружини; y0 – початкова деформація пружини;

y – переміщення штока

Дійсне зусилля

Плунжерний гідроциліндр

Телескопічні гідроциліндри складаються з кількох (до шести) циліндрів вставлених один в один. При подачі рідини в робочу порожнину телескопічного гідроциліндра починає рухатися найбільший поршень

Конструктивна схема телескопічного гідроциліндра

Зусилля 

зменшується в міру того, як висувається шток 

Швидкість руху                                   збільшується

Телескопічні гідроциліндри застосовуються в механізмах, де необхідно забезпечити великий хід робочого органу при обмежених осьових габаритах двигуна (навантажувачах, підйомниках, самоскидах)

Поворотні двигуни застосовуються в механізмах, де необхідно забезпечити обмежений поворотний рух

Однопластинчатий моментний гідроциліндр

Двухпластинчатий моментний гідроциліндр

Теоретичний крутний момент Mт

z – кількість пластин; dк – діаметр камери; dв – діаметр вала; b – ширина пластини (дорівнює ширині камери); p1, p2 – тиск в робочих камерах

Дійсний крутний момент Mд буде меншим від теоретичного за рахунок втрат механічної енергії, які зумовлюють зменшення крутного моменту на величину ΔMм

 Механічні втрати в моментному гідроциліндрі складаються з втрат при відносному ковзанню деталей (пластина–корпус, вал–перегородка), втрат у підшипниках та ущільненнях вала 

Механічні втрати  характеризуються механічним ККД ηд.м. та відносними механічними втратами εд.м 

Механічний ККД - відношення дійсного крутного моменту до теоретичного при тому ж перепаді тиску

Відносні механічні втрати – відношення механічних втрат до теоретичного крутного моменту 

Дійсний крутний момент 

Теоретична частота обертання валу nт

Дійсна частота обертання валу nд завжди буде менша за теоретичну за рахунок непродуктивних об’ємних витрат рідини ΣΔQоб через ущільнення

Дійсна частота обертання валу

з урахуванням ККД  

з урахуванням відносних об’ємних втрат  

Моментні гідроциліндри випускаються на перепад тисків 25–40МПа.

Застосування моментних гідроциліндрів обмежене із-за складності ущільнення торцевих поверхонь пластин.

Рейково-поршневі гідроциліндри перетворюють поступальний рух штока гідроциліндра в поворотний рух вихідного вала за рахунок використання передачі рейка-шестерня 

Поршень гідроциліндра двосторонньої дії розділений штоком з рейковою зубчатою передачею.

Недолік – люфт у зубчатій передачі

Теоретичний крутний момент Mт 

 z – кількість гідроциліндрів; dп – діаметр поршня; d0 – початковий діаметр окружності шестерні; p1, p2 – тиск у робочих камерах

Дійсний крутний момент Mд  

Теоретична частота обертання валу nт

Дійсна частота обертання валу

з урахуванням об’ємного ККД

з урахуванням відносних  об’ємних втрат

У гвинтовому гідроциліндрі правий шток виконано у вигляді гвинта який входить в гайку, що є вихідним валом і може здійснювати тільки поворотні рухи. Поршень же зафіксований від здійснення поворотних рухів за допомогою шліцьового з’єднання його лівого штока з втулкою силового циліндра

При осьовому переміщенню поршня гайка (вал) здійснює поворотний рух. Кут повороту валу гвинтових гідроциліндрів звичайно не перевищує 360° 

Теоретичний крутний момент Mт

 Se – ефективна площа поршня; t – крок гвинтової нарізки; p1, p2 – тиск в робочих камерах

Дійсний крутний момент Mд 

Теоретична частота обертання валу

 

Дійсна частота обертання валу 

Гідромотори застосовуються в механізмах, де необхідно забезпечити обертовий рух вихідної ланки 

У гідромоторах перетворення гідравлічної енергії в механічну відбувається за рахунок безперервного процесу заповнення-витіснення робочої рідини з робочих камер за допомогою витіснювачів

Робочою камерою називається обмежений робочими поверхнями гідромотора простір, який поперемінно змінює свій об’єм і поперемінно з’єднується з напірною та зливною лініями

Цикл роботи:

- заповнення робочої камери рідиною під тиском із напірної лінії. Завдяки цьому створюється крутний момент, під дією якого ротор повертається й об’єм робочої камери збільшується;

- відокремлення напірної лінії від робочої камери при досягненні максимального об’єму робочої камери; 

Цикл роботи:

- витіснення робочої рідини з камери в зливну лінію при зменшенні її об’єму;

- відокремлення зливної лінії від робочої камери при досягненні мінімального об’єму робочої камери. 

Основний параметр об’ємного гідромотора - робочий об’єм – V 

Робочий об’єм – це сумарна різниця найбільшого й найменшого значень замкнених об’ємів робочих камер гідромотора за один оберт валу 

Робочий об’єм гідромотора іноді визначається як кількість рідини, яка проходить через гідромотор за один оберт вала в режимі нульового перепаду тисків   (                                  ,  де рн, рзл – тиски на вході та виході з гідромотора) та малій частоті обертання , коли практично відсутній витік рідини через зазори між деталями, а робочі камери повністю заповняються рідиною 

Регулювання робочого об’єму гідромоторів здійснюється зміною величини ходу робочих органів. Характеристикою регулювання робочого об’єму є параметр регулювання – εм,

Теоретична витрата рідини в гідромоторі Qт

Об’ємні втрати в гідромоторах

де ψв – коефіцієнт пропорційності, що враховує форму і параметри щілини;

Δр – перепад тисків на щілині; μ – динамічна в’язкість рідини

Об’ємний ККД гідромотора – це відношення теоретичних витрат рідини до фактичних 

Теоретичний крутний момент Mт

Дійсний крутний момент Mм 

Механічні втрати в гідромоторі

- втрати при обертанні ротора у в’язкому середовищі; 

- втрати при відносному ковзанню деталей (пари поршень–циліндр, розподільники, шарнірні з’єднання, ущільнення); 

- втрати при відносному коченні деталей (шарикопідшипники, зубчаті пари). 

Механічний ККД гідромотора


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

15861. ПРЕДМЕТНЫЙ МИР В СИСТЕМЕ КАТЕГОРИЙ ФИЛОСОФИИ 59 KB
  ПРЕДМЕТНЫЙ МИР В СИСТЕМЕ КАТЕГОРИЙ ФИЛОСОФИИ Проблема системы категорий практически исчезла из тематики российской философии с темных девяностых. Развал великой сверхдержавы превращение России в сырьевой придаток развитых стран Запада и Востока 85 вывоза из
15862. СОВРЕМЕННЫЙ МИР И ФИЛОСОФИЯ 136.5 KB
  СОВРЕМЕННЫЙ МИР И ФИЛОСОФИЯ Мировоззрение это субъективный образ объективного бытия человека в объективном мире в т.ч. обществе как совокупном существовании людей живых человеческих индивидов; это объективная реальность в ее идеальной форме. Как таковое оно вто...
15863. Советская цивилизация научно-философский анализ 124 KB
  СОВЕТСКАЯ ЦИВИЛИЗАЦИЯ: НАУЧНО-ФИЛОСОФСКИЙ АНАЛИЗ В литературе по истории и теории цивилизации понятие «советская цивилизация» появилось сравнительно поздно. Оно непосредственно связано с более ранним понятием российская (русская) цивилизация..
15864. ЧТО ТАКОЕ «СОЦИАЛЬНАЯ СФЕРА ЖИЗНИ ОБЩЕСТВА» 50 KB
  ЧТО ТАКОЕ СОЦИАЛЬНАЯ СФЕРА ЖИЗНИ ОБЩЕСТВА Выход отечественной философии на зрелый научный уровень необходимо связан с качественно новым пониманием структуры общества. Если открыть и старые и новые учебники социальной философии то можно увидеть удивительные вещ
15865. ФИЛОСОФСКАЯ ИННОВАТИКА КАК ВИД ФИЛОСОФСКОГО ДИСКУРСА 60.5 KB
  ФИЛОСОФСКАЯ ИННОВАТИКА КАК ВИД ФИЛОСОФСКОГО ДИСКУРСА В современных публицистических научных экономических политических публикациях и комментариях все большее внимание уделяется инновациям и инновационной деятельности. Это уже не столько общее место сколько н...
15866. Специфика отбора в социально-биологическом кризисе в эпоху турбулентного капитализма 53 KB
  Тезис об инновационном характере философского знания в отношении науки и образования лишь на первый взгляд кажется странным. В действительности же, по нашему мнению, концепты «социальное прогнозирование и проектирование», «прогностический конструктивизм», «совершенствование деятельности общества и государства по управлению»
15869. Роль научной философии в становлении и развитии социологии религии 156 KB
  РОЛЬ НАУЧНОЙ ФИЛОСОФИИ В СТАНОВЛЕНИИ И РАЗВИТИИИ СОЦИОЛОГИИ РЕЛИГИИ Социологическое конкретнонаучное исследование процессов религиозности и секуляризации в современном глобальном обществе рискующем окончательно зайти в тупик этноконфессионального партикуля