1.9.1 Различают гидроприводы (ГП) низкого (до 1,6 МПа), среднего (1,6 – 6,3 МПа) и высокого (6,3 – 20 МПа) давлений. Первые чаще применяются в шлифовальных, расточных и других станках для чистовой обработки, где нагрузки невелики; последние – в мощных протяжных и строгальных станках. Наиболее широко распространены приводы среднего давления.
1.9.2 Первичной частью ГП является насос – агрегат, осуществляющий подачу масла в систему, вторичной – гидродвигатель (гидроцилиндр, гидромотор), предназначенный для преобразования напора (давления) масла, созданного насосом, в механическую работу.
В ГП также входят:
· направляющая аппаратура, предназначенная для управления гидропотоками;
· регулирующая аппаратура, предназначенная для регулирования скорости движения рабочих органов, предохранения системы от перегрузки и т.д.;
· вспомогательные элементы: трубопроводы, уплотнения, фильтры, баки и т.д.
1.9.3 Принцип работы ГП основан на использовании энергии потока масла, находящегося под давлением. При этом давление в приводе может быть создано лишь при наличии определенного сопротивления потоку масла.
Необходимое усилие Р на исполнительном элементе ГП обеспечивается подачей масла под соответствующим давлением р.
Рис. А7
К примеру, для гидроцилиндра (рис. А7) имеем: Р = р × F, откуда p = P/F, где F – площадь его поршня.
Количество подаваемого в единицу времени масла (подача) Q в гидродвигатель обеспечивает необходимую скорость v движения рабочего органа. Так, для цилиндра, если пренебречь утечками: v Q / F, откуда Q v × F. В формулах: Р в Н; р в Па; F в м2; v в м/с; Q в м3/с.
1.9.4 Система циркуляции масла в ГП может быть разомкнутой или замкнутой.
В ГП с разомкнутым потоком отработавшее масло из силовой части привода сливается в бак, откуда вновь подается насосом в привод.
В ГП с замкнутым потоком отработавшее масло поступает во всасывающую полость насоса.
1.9.5 Аппараты гидроприводов по виду присоединения делят на резьбовые и стыковые.
В аппаратах резьбового исполнения (рис. 3.1,а; 4.1 и др.) отверстия для подключения линий выполнены непосредственно в корпусе аппарата и имеют коническую резьбу.
В аппаратах стыкового исполнения все присоединительные отверстия выводятся на стыковую плоскость и заканчиваются углублениями под уплотнительные кольца, а соединение с гидросистемой осуществляется через специальные панели или промежуточные плиты.
В настоящее время широко распространены гидроаппараты модульного монтажа (рис. 7.3), имеющие по две стыковые плоскости (сверху и снизу корпуса) с одинаковыми координатами присоединительных отверстий. Это позволяет устанавливать различные аппараты один на другой в вертикальный столбик (пакет), замыкаемый сверху распределителем, плитой связи или плитой-заглушкой. Пакет устанавливается на специальной монтажной плите, которая имеет сверху отверстия для крепления пакета и подвода масла к нему, снизу – отверстия для подключения трубопроводов, связывающих пакет с насосной установкой и гидродвигателем, а сбоку – сквозные горизонтальные каналы для соединения с другими плитами.
1.9.6 Гидроаппараты различают по диаметрам условных проходов.
Условный проход – это округленный до ближайшего значения из установленного ряда диаметр круга, площадь которого равна площади характерного проходного сечения канала устройства или площади проходного сечения присоединительного трубопровода.
По ГОСТ 16516-80 (СТ СЭВ 522-77):
| Условный проход | Диапазон действительных внутренних диаметров, мм | Условный проход | Диапазон действительных внутренних диаметров, мм |
| … | … | 5,0 | 4,5 -5,7 |
| 2,0 | 1,8-2,3 | 6,0 | 5,7 -7,2 |
| 2,5 | 2,3-2,8 | 8,0 | 7,2 -9,0 |
| 3,0 | 2,8-3,6 | 10,0 | 9,0-11,0 |
| 4,0 | 3,6-4,5 | … | … |
Каждому диаметру условного прохода соответствует определенная величина номинального расхода масла, проходящего через трубопровод со скоростью, соответствующей рекомендациям стандартов.
Лекция 3
Тема: 2 Насосы
Подача масла, т.е. количество нагнетаемого им масла в единицу времени,
где Qт – идеальная подача насоса (расчетная, теоретическая); – коэффициент подачи насоса, учитывающий утечки жидкости и подсосы воздуха. Нередко смешивают понятия "коэффициент подачи" и "объёмный КПД", хотя последнее – это отношение полезной мощности насоса к сумме полезной мощности и мощности, потерянной с утечками. По величине эти коэффициенты практически равны и далее они будут обозначаться одинаково.
Подача насоса с ростом давления убывает.
Qт = W × n = w × z × n,
где W – рабочий объём насоса – сумма изменений объёмов его рабочих камер за один оборот вала; рабочая камера насоса – изолированное пространство, образованное деталями насоса, с периодически увеличивающимся и уменьшающимся при работе насоса объёмом и сообщающееся со всасывающим и нагнетательным каналами; w – объём одной рабочей камеры; z – число камер; n – частота вращения вала насоса.
Если Qт в л/мин; W и w в мм3; n в мин–1 или об/мин; то
Qт = w × z × n × 10-6.
Мощность, отдаваемая насосом (эффективная мощность) в кВт:
где p – давление в МПа, развиваемое насосом; Q – его подача в л/мин; Nт – потребляемая мощность, кВт;
– полный (эффективный) КПД насоса; – объёмный КПД насоса;
– механический КПД насоса;
– гидравлический КПД насоса; для современных насосов принимают .
Условные обозначения насосов, используемые в схемах, приведены на рис. 1.5.
§ 2.1 Шестерённые насосы
Простейший насос (рис.1.1,а) состоит из двух сцепляющихся цилиндрических колес, вращающихся в корпусе при малых зазорах между шестернями и стенками. При выходе зубьев из зацепления образуется разряжение, вызывающее засасывание масла из бака; при вступлении зубьев в зацепление масло вытесняется из впадин и происходит нагнетание.
Недостатки насосов:
а) значительная пульсация масла (до 15%).
б) большие радиальные нагрузки на шестерни;
в) "запирание" масла во впадинах между зацепляющимися зубьями, в результате чего в этих впадинах возникает при вращении шестерён высокое давление (компрессия) жидкости, которое вызывает дополнительную нагрузку подшипников, приводит к нагреванию жидкости и к повышению шума.
Для улучшения равномерности работы применяют колеса косозубые или шевронные.
Большие радиальные нагрузки устраняются в насосах уравновешенной конструкции (рис.1.1,б). Запертый объём разгружается с помощью канавок небольшой глубины, выполненных на крышках насоса (рис.1.1.в).
Идеальная подача насоса в л/мин Qт= w×z×n×10–6.
Поскольку w = F×B, (рис.1.1,г), z = 2×Zш, то
где h, t, m, В – соответственно, высота зуба, шаг по начальной окружности, модуль и ширина шестерён в мм;
Zш - число зубьев каждой из двух шестерён.
В насосах для высоких давлений применяют устройства для автоматического уплотнения шестерён по торцам; насосы выпускаются многоступенчатыми. Для увеличения подачи применяют многошестерённые насосы (число шестерен – до 7).