Гидравлика. Эксплуатация наземного транспорта и транспортного оборудования Омск Издательство Сибади 2006
 Скачать 2.13 Mb.
|
|
8.4. Гидродвигатели Гидродвигатель – гидромашина, предназначенная для преобразования энергии потока рабочей жидкости в механическую энергию выходного звена гидромашины. По виду движения выходного звена гидродвигатели делятся на гидродвигатели с вращательным движением выходного звена (гидро- моторы, с поступательным движением выходного звена (гидроцилиндры) и гидродвигатели с ограниченным углом поворота выходного звена (поворотные гидродвигатели). Гидромоторы предназначены для преобразования энергии движущейся жидкости в механическую энергию вращения исполнительного органа различных машин и механизмов. Основным требованием при выборе гидромотора является обеспечение исполнительным органом машины необходимого крутящего момента и частоты вращения. Обычно в качестве гидромоторов используются объемные роторные гидромашины. Гидромоторы конструктивно мало отличаются от роторных насосов. По величине крутящего момента и частоты вращения вала гидро- моторы можно разделить на две группы низкомоментные, высоко- моментные. Низкомоментные гидромоторы характеризуются развитием небольшого крутящего момента и больших частот вращения. Высоко- моментные гидромоторы развивают большой крутящий момент при небольших частотах вращения. Высокомоментные гидромоторы в основном предназначены для использования их в гидроприводах без промежуточного звена (редуктора) с целью уменьшения массы, габаритов, улучшения динамических характеристик объемного гидропривода. Высокомоментные гид- ромоторы имеют малые значения массы на единицу передаваемого момента. В качестве низкомоментных гидромоторов в большинстве случаев используют аксиально-поршневые, реже – шестеренные, пластинчатые гидромоторы. В качестве высокомоментных гидромоторов в основном применяют радиально-поршневые, аксиально-поршневые гидромоторы. Целесообразность применения в приводах вращательного движения низкомоментных или высокомоментных гидромоторов определяется в каждом конкретном случае отдельно, исходя из конкретных требований к приводу машины. Основными параметрами любого гидромотора являются следующие рабочий объем гидромотора м, номинальное давление ном p , частота вращения валам, расход м, мощность м, полный КПД Полезная мощность гидромотора определяется выражением мм мм мп n 2 M M N π = ω = , (8.5) где мп N – полезная мощность гидромотора, Вт м – крутящий момент навалу гидромотора, Нм м – угловая скорость вращения вала гидромотора, см частота вращения вала, с Потребляемая мощность гидромотором определяется по формуле мм мм мм n q p Q p N ∆ = ∆ = , (8.6) где м – мощность, потребляемая гидромотором, Вт м – перепад давления на гидромоторе, Па, вых вх м p p − = ∆ , здесь вх p – давление на входе в гидромотор, вых p – давление на выходе из гидромотора, для предварительных расчетов можно принять ном мм теоретический расход жидкости, мс м – рабочий объем гидромотора, м 3 /об; м – частота вращения вала, с (об/с). Потери мощности в гидромоторе оцениваются КПД об гм об гм м мп N N η η = η η η = = η , (8.7) где η – полный КПД гидромотора; м – механический КПД г – гидравлический КПД об – объемный КПД гм – гидромеханический КПД, гм гм η η = η Если пренебречь потерями мощности в гидромоторе, то из выражений) и (8.6) можно определить рабочий объем гидромотора мм м. (8.8) По расчетным значениям рабочего объема гидромотора м, номинальному давлению и остальным параметрам выбирается гидромотор. Каждый конструктивный тип гидромотора (шестеренные, поршневые, пластинчатые) имеет свои достоинства и недостатки. Шестеренные гидромоторы отличаются простотой и технологичностью конструкции, хорошими массовыми и габаритными показателями, могут работать при высокой (до 2400 об/мин) частоте вращения. Для работы шестеренных гидромоторов не требуется высокая степень очистки рабочей жидкости. К недостаткам следует отнести невысокий КПД, большие пусковые моменты, небольшой диапазон частоты вращения, связанный с высоким нижним пределом (150…300 об/мин). Отечественные заводы тракторных гидроагрегатов изготовляют шестеренные гидромоторы типа ГМШ-32, ГМШ-50 и ГМШ-100. Поршневые гидромоторы отличаются от других типов возможностью надежного уплотнения рабочей камеры, что позволяет работать при высоком (до 32 МПа и выше) давлении и с высоким КПД. 109 Высокомоментные радиально-поршневые гидромоторы типа МР развивают значительный крутящий момент и используются для привода поворотной части экскаваторов, кранов, ходовой части, лебедок строительных, дорожных, мелиоративных и коммунальных машин, рабочих органов машин без механического редуктора или с редуктором с небольшим передаточным отношением. Гидравлические цилиндры (силовые гидроцилиндры) предназначены для преобразования энергии движущейся жидкости в механическую энергию поступательного движения выходного звена. Основным требованием при выборе гидроцилиндра является обеспечение исполнительным органом машины необходимого усилия F и скорости движения V выходного звена. Выходным звеном может быть как шток, таки корпус (гильза) гидроцилиндра. В зависимости от конструктивного исполнения гидроцилиндры могут быть поршневые с односторонним или двусторонним штоком и телескопические. Для привода рабочих органов мобильных машин наиболее широко применяются поршневые гидроцилиндры двустороннего действия с односторонним выходом штока. Основными параметрами гидроцилиндров, определяющими их геометрические размеры и внешние характеристики, являются следующие номинальное давление ном p ; диаметр поршня (гильзы) диаметр штока d ; ход поршня Из опыта проектирования установлено, что отношение диаметра штока к диаметру поршня равно 7 , 0 3 , 0 D / d = = ψ /3, 10/. Диаметры поршня и штока определяют усилие, развиваемое гидроцилиндром при заданном рабочем давлении, и скорость движения выходного звена при заданном расходе рабочей жидкости. Усилие на штоке гидроцилиндра без учета сил трения и инерции определяется выражением ц, (8.9) где F – усилие на штоке, Н ц – перепад давления на гидроцилиндре, Па вых вх ц p p − = ∆ , здесь вх p – давление на входе в гидроцилиндр, вых p – давление на выходе из гидроцилиндра S – рабочая эффективная) площадь поршням, п (для поршневой полости, ) d D ( 4 S S 2 шт (для штоковой полости. Расчетную скорость движения штока без учета утечек рабочей жидкости определяют по формуле ц, (8.10) где V – скорость движения штокам с ц – расход рабочей жидкости, мс S – рабочая (эффективная) площадь поршням Полезная мощность гидроцилиндра определяется выражением FV N цп = , (8.11) цп N – полезная мощность, развиваемая гидроцилиндром, Вт F – усилие на штоке, Н V – скорость движения штокам с. Потребляемая мощность гидроцилиндром определяется по формуле ц ц ц, (8.12) где ц – перепад давления на гидроцилиндре, Па ц – расход рабочей жидкости, мс. Потери мощности в гидроцилиндре оцениваются КПД об гм об гм ц цп N N η η = η η η = = η . (8.13) Основные параметры поршневых гидроцилиндров регламентируются ГОСТ 6540–68, телескопических гидроцилиндров – ГОСТ 16029–70, общетехнические требования к гидроцилиндрам – ГОСТ 16514–79. 8.5. Гидроаппаратура Гидравлическим аппаратом называют устройство гидропривода, которое выполняет хотя бы одну из следующих функций изменяет направление потока рабочей жидкости, открывает или перекрывает поток рабочей жидкости (расход, давление) или поддерживает их заданное значение. Для любого гидроаппарата характерно наличие запорно- регулирующего элемента – подвижной детали (клапана, золотника, крана, при перемещении которой частично или полностью перекрывается рабочее проходное сечение гидроаппарата. Гидроаппараты в соответствии с ГОСТ 17752 – 72 подразделяются последующим признакам по конструкции запорно-регулирующего элемента – золотниковые, крановые и клапанные по принципу воздействия на запорно-регулирующий элемент -клапаны и гидроаппа- раты неклапанного действия по характеру открытия рабочего проходного сечения – регулирующие и направляющие по возможности регулирования – регулируемые и нерегулируемые по назначению – клапаны давления, распределители, дроссели, обратные клапаны и т.д. Условные графические обозначения гидроаппаратов на схемах устанавливает ГОСТ 2.782–96 (см. прил. 1). Основными параметрами гидроаппаратов являются условный проход, номинальное давление и расход рабочей жидкости, площадь рабочего проходного сечения. По этим параметрами проводится выбор гидроаппаратуры. Под условным проходом понимают номинальный внутренний диаметр присоединительной трубы или входного (выходного) отверстия, округленный до ближайшей величины из установленного ряда. Рекомендуемые значения условного прохода согласно ГОСТ 16516–80 следующие 2,5; 3,2; 4; 5;6; 8; 10; 12; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80 мм и др. 8.6. Фильтры рабочей жидкости, гидробаки и гидролинии Для очистки рабочей жидкости от механических примесей в гидросистемах машин применяют фильтры. К основным параметрам фильтров относят следующие номинальную тонкость фильтрации в мкм номинальное давление жидкости номинальный расход жидкости условный проход допустимый перепад давления на фильтроэлементе; ресурс работы фильтроэлемента. ГОСТ 14066–68 установлены следующие значения тонкостей фильтрации в мкм 1, 2, 5, 10, 16, 25, 40, 63, 100 и др. Гидробак – гидроемкость, предназначенная для питания объемного гидропривода рабочей жидкостью. Гидробаки должны также обеспечивать охлаждение рабочей жидкости, осаждение загрязнений и температурную компенсацию изменения объема рабочей жидкости. Гидробаки могут находиться под атмосферными под избыточным давлением. Основным параметром бака, предназначенного для работы под атмосферным давлением, является номинальная емкость (вместимость) в дм 3 Масляные баки не унифицированы, поэтому их конструкцию и форму выбирают в зависимости от его компоновки на проектируемой машине. Предпочтительнее, сточки зрения улучшения теплоотдачи, форма бака в виде параллелепипеда. Их делают сварными из листовой стали толщиной 1…2 мм. Бак должен быть снабжен всасывающими сливным патрубками, сапуном, горловиной и фильтром для заправки, пробкой или краном для слива рабочей жидкости. Гидравлической линией называют устройство, предназначенное для прохождения рабочей жидкости от одного элемента к другому в процессе работы гидропривода. По назначению гидролинии подразделяют на всасывающие, напорные, сливные, дренажные и линии управления. Конструктивно гидролинии представляют собой трубопроводы, рукава, каналы и соединения. Рукава применяют в гидроприводах для соединения гидроустройств, элементы которых имеют значительные относительные перемещения. При расчетах трубопроводов и рукавов определяют условные проходы и проверяют прочность. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Практическое значение гидравлики возрастает в связи с потребностями современной техники в создании высокопроизводительных средств механизации и автоматизации на основе гидропривода. Объемный гидравлический привод является неотъемлемой частью современных мобильных машин, широко применяется в машиностроении и промышленном оборудовании. Общие тенденции дальнейшего совершенствования гидрообору- дования следующие - расширение диапазонов изменения основных параметров (впер- вую очередь давлений (до 32…40 МПа) и расходов рабочей жидкости- применение электрогидравлического управления и электронных устройств в приводах - повышение безотказности и долговечности наиболее ответственных элементов гидросистем - снижение металлоемкости и уровня шума, создаваемого при работе гидрооборудования; - универсализация и унификация гидрооборудования. Повышение КПД гидромашин во всем диапазоне изменения рабочих параметров дает возможность расширения области их применения. В настоящее время предпочтение отдается универсальным конструкциям гидрооборудования. Основная цель универсализации – существенное сокращение номенклатуры гидрооборудования, необходимого для комплексной гидрофикации мобильных машин. Помимо создания многофункционального гидрооборудования к основным направлениям его унификации относятся модульный метод конструирования, модификация базовых моделей. Ускорению развития гидроприводов будут способствовать накопление теоретических знаний, новые научно-технические достижения, расширяющиеся технологические возможности производства, совершенствование системы автоматизированного проектирования, прогресс в области материаловедения. Библиографический список 1. Алексеева Т.В., Галдин НС, Шерман Э.Б. Гидравлические машины и гидропривод мобильных машин. – Новосибирск Изд-во НГУ, 1994. – 212 с. 2. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика Справочное пособие. – М Машиностроение, 1971. – 672 с. 3. Васильченко В.А. Гидравлическое оборудование мобильных машин Справочник. – М Машиностроение, 1983. – 301 с. 4. Галдин НС Элементы объемных гидроприводов мобильных машин Справочные материалы Учебное пособие. – Омск Изд-во СибАДИ, 2005. – 127 с. 5. Гидравлика и гидропривод Учебное пособие /Н.С.Гудилин, Е.М.Кривенко, В.С.Маховиков и др. – М Изд-во МГГУ, 2001. – 520 с. 6. Гидравлика, гидромашины и гидропневмопривод: Учебное пособие Под ред. С.П.Стесина. – М ИЦ Академия, 2005. – 384 с. 7. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы Учебник для вузов /Т.М.Башта, С.С.Руднев, Б.Б.Некрасов и др. – М Машиностроение, 1982. – 423 с. 8. Гидравлическое оборудование строительных и дорожных машин Ката- лог-справочник. Ч. 1 /Л.Г.Додин и др. – М Машмир, 1992. – 168 с. 9. Захарова НС. Гидравлика, гидравлические машины и основы гидропривода Учебное пособие. – Череповец Изд-во ЧГУ, 2004. – 215 с. 10. Долгачев Ф.М., Лейко В.С. Основы гидравлики и гидропривод. – М Стройиздат, 1981. – 183 с. 11. Иванов Р.А., Иванов Я.А., Гераськин СВ. Гидравлика и гидропневмо- привод. Часть 1. Гидравлика Учебник. – Балашиха Изд-во ВТУ, 2004 . –210 с. 12. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. – М Машиностроение, 1975. – 560 с. 13. Каверзин СВ. Курсовое и дипломное проектирование по гидроприводу самоходных машин Учеб. пособие. – Красноярск ПИК Офсет, 1997. – 384 с. 14. Лепешкин А.В., Михайлин А.А., Шейпак А.А. Гидравлика и гидропневмо- привод Учебник. – М МГИУ, 2003 . – 352 с. 15. Основы машиностроительной гидравлики / Т.В.Алексеева, Н.С.Галдин, Э.Б.Шерман, В.С.Щербаков. – Омск ОмПИ, 1986. – 87 с. 16. Попов ДН, Панаиотти С.С., Рябинин МВ Гидромеханика Учебник для вузов. – М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2002. – 384 с. 17. Расчет объемного гидропривода мобильных машин Методические указания для курсового проектирования по дисциплинам Гидравлика, Гидравлика и гидропневмопривод» / Сост. Н.С.Галдин. – Омск Изд-во СибАДИ, 2003. – 28 с. 18. Холин КМ, Никитин О.Ф. Основы гидравлики и объемные гидроприводы М Машиностроение, 1989. – 264 с. 19. Чугаев Р.Р. Гидравлика. – Л Энергия, 1982. – 672 с. 20. Шейпак А.А. Гидравлика и гидропневмопривод: Учеб. пособие. Ч. Основы механики жидкости и газа- М МГИУ, 2003. – 192 с. ПРИЛОЖЕНИЯ Приложение Условные графические обозначения основных элементов гидропривода Элементы и устройства гидропривода изображаются на принципиальных гидравлических схемах, определяющих полный состав элементов и связи между ними, в виде условных графических обозначений, установленных ГОСТ 2.780 – 96, ГОСТ 2.781 – 96, ГОСТ 2.782 – 96, ГОСТ 2.784 – 96. Условные графические обозначения основных элементов гидропривода, применяемые в гидравлических схемах, приведены в таблице Наименование элемента схемы Условное обозначение 1 2 Насос нерегулируемый с неревер- сивным потоком Насос нерегулируемый с реверсивным потоком Насос регулируемый с неревер- сивным потоком Продолжение прил. 1 1 2 Насос регулируемый с реверсивным потоком Насос регулируемый с регулятором мощности Гидромотор нерегулируемый сне- реверсивным потоком Гидромотор нерегулируемый с реверсивным потоком Продолжение прил 1 2 Гидромотор регулируемый с реверсивным потоком Гидроцилиндр двухстороннего действия с односторонним штоком Гидроцилиндр одностороннего действия поршневой (без указания способа возврата штока) Гидроцилиндр одностороннего действия поршневой (с возвратом штока пружиной) Гидроцилиндр телескопический с односторонним выдавливанием Продолжение прил. 1 1 2 Поворотный гидродвигатель Клапан напорный предохранительный или перелив- ной) Гидрораспределитель трехпозици- онный с ручным управлением Гидрораспределитель трехпозици- онный с электромагнитным управлением Клапан обратный Гидрозамок односторонний Дроссель регулируемый Окончание прил. 1 1 2 Фильтр Охладитель без указания подвода и отвода Гидробак Аккумулятор пружинный гидравлический Расходомер Термодатчик Манометр 120 Приложение Буквенные позиционные обозначения основных элементов гидропривода на принципиальных гидравлических схемах по ГОСТ 2.704–76 Устройство (общее обозначение А Гидроаккумулятор ………………………………………………… АК Аппарат теплообменный ………………………………………….. АТ Гидробак …………………………………………………………… Б Гидродвигатель поворотный …………………………………… Д Делитель потока …………………………………………………… ДП Гидродроссель ……………………………………………………... ДР Гидрозамок ………………………………………………………… ЗМ Гидроклапан ……………………………………………………….. К Гидроклапан обратный …………………………………………… КО Гидроклапан предохранительный ………………………………... КП Гидроклапан редукционный ……………………………………… КР Гидромотор ………………………………………………………… М Манометр …………………………………………………………... МН Насос ……………………………………………………………….. Н Насос аксиально-поршневой ……………………………………... НА Насос-мотор ……………………………………………………….. НМ Насос пластинчатый ………………………………………………. НМ Насос радиально-поршневой ……………………………………... НР Гидрораспределитель ……………………………………………... |