методичка по гидравлике. Учебное пособие для студентов направления 250400. 62 Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств
 Скачать 9.89 Mb.
|
4P1 ; F2 πD2 4P3 , следовательно: F1 F2 d D 2 2 ; 1 F1 1 . d 2 2 F2 D При этом, если D > d1, то F2 > F1. Для совершения работы необходимо перемещать поршень исполнительного органа с диаметром D. Это достигается подачей в гидроцилиндр некоторого объема жидкости источником гидравлической энергии, который перемещает поршень. Совершаемая им работа будет равна: A F2 Δl η , где Δl – перемещение поршня. η – кпд исполнительного органа. Секундная работа может быть определена из выражения: N F2 υ3 η . Следовательно: 2 N πD P υ η 4 3 3 . При этом, так как: πD2 4
Q , где Q – объем поступившей жидкости (секундный расход), следовательно: N QP3η . Так как Р3 = const и η = const для установившегося режима, то N = f(Q), то есть передача энергии совершается изменением объема жидкости в исполнительном органе. Поэтому приводы этого типа были названы «объемными».
В состав объемного гидропривода входят: приводящий двигатель (источник энергии), объемный гидродвигатель (исполнительный механизм), устройства управления (контрольно-регулирующая аппаратура) и вспомогательные устройства (рисунок 1.5). Рисунок 1.5 – Структурная схема гидропривода Объемная гидропередача, являющаяся основой каждого гидропривода, состоит из объемного насоса (преобразователя механической энергии приводящего двигателя в энергию потока рабочей жидкости) и объемного гидродвигателя – преобразователя энергии потока рабочей жидкости в механическую энергию выходного звена (силового органа). Устройства управления предназначены для управления потоком, то есть для поддержания заданного давления и расхода в гидросистеме, а также изменения направления движения потока рабочей жидкости. К устройствам управления относятся:
движения их выходных звеньев и т.д.;
жидкости;
Вспомогательные устройства обеспечивают надежную работу всех элементов гидропривода. К ним относятся: фильтры, уплотнители, гидравлические реле давления, демпферные устройства, гидробаки, гидроаккумуляторы. Гидролинии предназначены для прохождения по ним рабочей жидкости в процессе работы гидропривода (трубы, рукава, каналы и соединения). На рисунке 1.6 представлена принципиальная схема объемного гидропривода возвратно-поступательного движения, а на рисунке 1.7 – принципиальная схема гидропривода вращательного движения. Рисунок 1.6 – Гидропривод поступательного движения: 1 – гидробак; 2 –всасывающая гидролиния; 3 – насос; 4 – гидрораспределитель; 5 – напорная гидролиния;6 – гидроцилиндр; 7 – сливная гидролиния; 8 – фильтр; 9 – предохранительный клапан Система работает следующим образом. Рабочая жидкость из гидробака 1 по всасывающему трубопроводу 2 под действием разряжения, создаваемого насосом 3, всасывается в него и подается через гидрораспределитель 4 по напорной магистрали 5 в штоковую полость гидроцилиндра 6. Под действием увеличивающегося объема жидкости поршень гидроцилиндра перемещается влево, увлекая шток и звенья связанного с ним механизма, и совершает работу. Рабочая жидкость из бесштоковой полости выжимается в сливную магистраль 7 и через фильтр 8 перетекает в бак. При наличии внешнего сопротивления в напорной магистрали и полости цилиндра в системе возникает давление. Для создания этого давления насосом «отсекается» часть жидкости и подается в напорную магистраль. При этом в системе возникает давление, которое носит пульсирующий характер при последовательной непрерывной подаче рабочей жидкости в систему. Для предохранения системы от перегрузок устанавливаются предохранительные клапаны 9. На схеме (рисунок 1.6) показан распределитель в позиции a; в данном случае шток гидроцилиндра выдвигается. В позиции 0 – гидролинии заперты; шток гидроцилиндра неподвижен. В позиции b – шток гидроцилиндра втягивается. Рисунок 1.7 – Гидропривод вращательного движения: 1 – гидробак; 2 –всасывающая гидролиния; 3 – насос; 4 – гидрораспределитель; 5 – напорная гидролиния;6 – гидромотор; 7 – сливная гидролиния; 8 – фильтр; 9 – предохранительный клапан Представленный на рисунке 1.7 гидропривод вращательного движения отличается от схемы рисунок 1.6 лишь тем, что гидроцилиндр 6 заменен гидромотором, обеспечивающим вращательное движение силового органа.
В зависимости от характера движения выходного звена гидродвигателя, возможности регулирования, способа циркуляции рабочей жидкости и т.п. гидроприводы можно классифицировать несколькими способами.
По способу регулирования скорости гидроприводы делят на следующие два типа:
Если регулирование скорости осуществляется одновременно двумя способами, то такой гидропривод называется гидроприводом с объемно- дроссельным регулированием. Регулирование скорости может осуществляться вручную – гидропривод с ручным регулированием; автоматически – гидропривод с автоматическим регулированием; по заданной программе – программный гидропривод. Особое место среди регулируемых гидроприводов занимает следящий гидропривод, в котором скорость движения выходного звена изменяется по определенному закону в зависимости от задающего воздействия, величина и характер которого заранее неизвестны. Если в объемном гидроприводе отсутствуют устройства для изменения скорости выходного звена гидродвигателя, то такие гидроприводы являются нерегулируемыми.
состав этого привода. Насосный гидропривод наиболее широко используется во всех отраслях машиностроения;
гидроаккумулятора. Такие гидроприводы используются в системах с кратковременным циклом;
жидкости в гидромагистрали создается насосной станцией, питающей несколько гидроприводов (централизованная система питания ).
Основные элементы Простейшая (элементарная) схема объемного гидропривода состоит из основных элементов, представленных на рисунке 1.8. Рисунок 1.8 – Простейшая (элементарная) схема объемного гидропривода: 1 – плунжерный насос; 2 – обратные клапаны; 3 – предохранительный клапан; 4 – гидроцилиндр; 5 – кран; 6 – бак; 7 – рабочая жидкость; 8 – трубопровод Схема, представленная на рисунке 1.8, работает следующим образом. Источник гидравлической энергии – плунжерный насос приводится в движение рычагом под действием мускульной энергии. При движении плунжера вверх в цилиндре создается разрежение. Под действием избыточного давления жидкость из бака открывает обратный клапан и заполняет цилиндр насоса. Достигнув крайней верхней точки, плунжер двигается вниз, и обратный клапан закрывается. Жидкость в цилиндре оказывается в замкнутом объеме, так как выпускающий обратный клапан закрыт под действием давления в рабочем цилиндре, возникающем под действием внешней нагрузки F2. При дальнейшем движении плунжера насоса вниз давление в замкнутом объеме достигает давления в рабочем цилиндре, и выпускающий обратный клапан открывается, пропуская жидкость в гидроцилиндр, которая увеличивает объем жидкости в нем и поднимает поршень гидроцилиндра. Для опускания поршня гидроцилиндра предусмотрен кран ручного управления. Для предохранения системы от перегрузки устанавливается также предохранительный клапан, который открывается, когда давление в системе превышает допустимое и жидкость из замкнутого объема сливается в бак. Элементарная схема характерна тем, что содержит минимальное количество элементов и при отсутствии любого из них становится неработоспособной. Такие схемы используются в гидродомкратах, простейших прессах для запрессовки деталей. В высокопроизводительных насосах используются системы отсечки без клапанов.
При разработке и изображении электрических, гидравлических или иных систем применяют три типа схем:
Функциональные схемы – представляют собой блок-схемы, воспроизводящие структуру системы. Принципиальные схемы – используются для представления принципа работы системы. Этот тип схем является основным при разработке системы. Для изображения системы используются условные обозначения определенные государственным стандартом ГОСТ 2.782-68. Принципиальные схемы отображают структуру взаимодействия всех элементов системы. Монтажные схемы – схемы расположения гидроаппаратуры и трубопроводов на базовой машине и технологическом оборудовании. Эти схемы предназначены рабочим, монтирующим гидрооборудование на реальной машине, и являются, в отличие от «проектной документации», рабочими чертежами.
Гидравлические приводы (гидроприводы) получают все большее распространение в самых различных отраслях народного хозяйства. Широкое применение гидравлических систем обусловлено целым рядом преимуществ по отношению к другим приводам. Основными достоинствами гидроприводов являются:
Частота реверсирования для гидромоторов вращательного движения может быть доведена до 500 и более в минуту, а для возвратно- поступательного движения с относительно небольшой массой и ходом достигает 1000 в минуту;
Важным преимуществом гидроприводов является срок их службы. Для многих типов насосов и гидромоторов он доведен до 20000 часов и более. К недостаткам гидроприводов можно отнести следующие факторы:
ресурса.
Исходными данными для расчета гидропривода, выбора оптимальных размеров и типа гидравлических устройств являются:
Процесс проектирования гидропривода состоит из следующих этапов:
Параметры гидравлических машин и устройств определяются сначала путем приближенного расчета. После определения потерь напора и утечек жидкости принятые на основе приближенных расчетов параметры элементов гидропривода уточняются. При разработке гидравлической схемы рекомендуется применять нормализованную гидроаппаратуру. Отступление от нормальных элементов допускается лишь в тех случаях, когда иначе выполнить техническое задание не представляется возможным. Расчет элементов и параметров гидропривода производится в такой последовательности:
работы гидропривода;
производительность насоса и развиваемое насосом давление;
величине этих потерь оценивается возможность использования всех принятых элементов гидропривода. При выборе, расчете и проектировании гидроприводов необходимо руководствоваться действующими стандартами. |