Классификация, характеристики и практическое назначение гидравлических устройств

Размещено на http://www.allbest.ru/

Классификация, характеристики и практическое назначение гидравлических устройств

План

Введение

1. Классификация и характеристики гидравлических устройств

2. Назначение и устройство основных элементов гидравлической системы навесного оборудования

3. Гидрофильтр

4. Гидравлические силовые передачи

Заключение

Использованная литература

Введение

Широкое применение гидравлического устройства -- один из наиболее важных путей повышения производительности машин и улучшения характеристик исполнительных механизмов. Использование гидравлического привода в различных отраслях промышленности, особенно в автостроении, станкостроении, экскаваторостроении, тяжелом машиностроении, металлургии, обязано ряду его положительных свойств, позволяющих конкурировать с электрическим приводом. К положительным свойствам гидропривода относятся возможность создания высокого давления (до 32...40 и даже 10...120 МПа) при относительно малых размерах плунжеров и цилиндров, передача) гидравлической энергии, так же как и электрической, на относительно большие расстояния по трубопроводам в любом направлении и возможность делить энергию на любое число частей. При использовании гидропривода довольно просто воспроизводятся прямолинейные и вращательные движения исполнительных механизмов и, как следствие, отсутствуют сложные и громоздкие передачи.

Гидравлическая система -- совокупность гидроустройств, которые входят в состав гидропривода. Гидросистема (гидропривод) передает с помощью объемного гидростолба жидкости под давлением энергию на расстояние и преобразует ее в механическую путем привода одного или более объемных гидродвигателей.

Принцип действия объемных гидроприводов основан на высоком объемном модуле упругости (ничтожной сжимаемости) жидкости и неразрывности ее струи, а также на законе французского ученого Б. Паскаля. Согласно этому закону внешнее давление в покоящейся жидкости передается равномерно во все стороны и на все точки объема, занимаемого жидкостью.

На этом принципе основано действие объемной гидравлической передачи, включающей в себя два гидроцилиндра разных диаметров, соединенных трубопроводом и заполненных жидкостью. Если на поршень цилиндра малого диаметра с площадью F воздействовать усилием P1, то в жидкости под поршнем возникнет давление P = P1 / F.

По трубопроводу это давление по закону Б. Паскаля передается в цилиндр большого диаметра и на его поршень с площадью F действует усилие P2 = PF = (Pl /f)F = Pl / Ff, которое сжимает тело, помещенное между поршнем 2 и неподвижным упором. Усилие, развиваемое рабочим поршнем 2, во столько раз больше усилия, действующего на поршень 1, во сколько раз площадь рабочего поршня 2 больше площади поршня 1.

Законы неразрывности и несжимаемости жидкости означают, что в замкнутой гидравлической системе перемещение одного поршня вызывает такое перемещение другого поршня, что объем гидравлической системы, остается постоянным. Обозначив ход малого поршня через Н, получают ход большого поршня, равный А. По этим же законам H и h связаны между собой отношением h = Hf / F.

Следовательно, в пути проигрывают во столько раз, во сколько выигрывают в силе. Указанный вывод полностью согласуется с законом постоянства энергии. Умножая почленно приведенные выше уравнения, получают P2h = P1H.

Таким образом, количество энергии, подведенное к малому поршню, теоретически равно количеству энергии, полученной на большом поршне. Практически часть энергии, подведенной к малому поршню, теряется на преодоление трения в уплотнениях малого и большого поршней, трения жидкости о стенки соединительного трубопровода и внутреннее трение в жидкости.

1. Классификация и характеристики гидравлических устройство

гидропривод фильтр магнитосетчатый

В современных дорожно-строительных машинах гидропривод работает при высоких давлениях, доходящих до 20-40 МПа. При этом в процессе работы температура, рабочих жидкостей гидросистем колеблется от --60 до +Ю0 °С. Поэтому для обеспечения необходимой работоспособности рабочие жидкости должны отвечать основным требованиям: вязкость должна как можно меньше изменяться при колебаниях температуры от --50 до + 50 °С и как можно меньше должно находиться механических примесей (так как это ведет к закупорке маслопроводящих путей) и агрессивных веществ; рабочие жидкости не должны вызывать набухание резинотехнических изделий (сальников, прокладок и др.).

Гидроприводы по принципу действия подразделяются на два вида -- гидростатические и гидродинамические.

Гидростатический привод состоит из насоса как ведущего звена, получающего движение от вала двигателя или какого-либо промежуточного вала (вала отбора мощности и др.). Насос, забирая из гидробака рабочую жидкость, подает ее по трубопроводу к гидрораспределителю и далее через гидрораспределитель к исполнительному (рабочему) органу машины. Рабочая жидкость, отработав в замкнутой системе гидропривода, поступает в гидробак и далее под действием насоса направляется к гидрораспределителю и т.д.

Гидродинамический привод состоит из насосного колеса как ведущего звена, получающего движение от вала двигателя или какого-либо промежуточного вала (вала отбора мощности и др.), которое, забирая из гидробака рабочую жидкость, подает ее к турбинному колесу, заполняя его и приводя во вращение, а вместе с ним и исполнительный (рабочий) орган машины или какой-либо другой (другие) элемент машины, например, ходовые колеса. Рабочая жидкость, отработав в замкнутой системе гидродинамического привода, поступает в гидробак и далее под действием насосного колеса направляется к турбинному колесу и т. д.

Гидродинамическую передачу с двумя лопастными колесами (насосным и турбинным) называют гидромуфтой, а с тремя и более (насосным, реакторным и турбинным) -- гидротрансформатором.

В дорожно-строительных машинах для привода рабочих органов преимущественное распространение имеет гидростатическая система. Эта система обеспечивает возможность применения и обслуживания относительно большого количества постов, жесткую связь с исполнительными (рабочими) органами, легкое и быстрое реверсирование исполнительных (рабочих) органов, независимое расположение элементов управления от других элементов и устройств гидропривода, простое и легкое управление рычагами гидрораспределителя.

Положительные свойства гидростатической системы, в частности, обеспечение жесткости связи с элементами исполнительных (рабочих) органов машин (вследствие несжимаемости жидкостей), позволяют принудительно перемещать и удерживать рабочие органы машин и оборудования (например, заглублять режущие элементы рабочих органов в грунт и удерживать их в требуемом положении). В то же время система имеет ряд недостатков: небольшой ход механизмов и элементов исполнительных (рабочих) органов; малые поступательные скорости движения элементов рабочих органов (не более 0,2 м/с); необходимость применения для работы специальных рабочих жидкостей, которые в зависимости от климатических условий (лето, зима) приходится часто менять в системе; трудоемкость и сложность наладки, настройки, технического обслуживания системы.

К основному оборудованию, применяемому для работы гидросистем и гидроприводов, относятся насосы, гидрораспределители, клапаны, регуляторы давления.

Насосы, применяемые в гидроприводах дорожно-строительных машин, подразделяются на аксиально-поршневые, шестеренчатые и лопастные.

Наибольшее применение имеют шестеренчатые и лопастные. Однако аксиально-поршневые насосы, обладающие способностью создавать наиболее высокие давления в гидросистемах (учитывая современные тенденции развития гидроприводов, направленные на повышение давления в гидросистемах машин), получают значительное распространение.

Шестеренчатый насос (рис. 2.9) представляет собой две сопряженные шестерни 3 и 10, размещенные в корпусе 1. При вращении указанных шестерен захватываемая (всасываемая) ими из камеры рабочая жидкость через пространства (между зубьями шестерен, а также между зубьями шестерен и корпусом насоса) направляется в нагнетательную полость и далее под давлением в трубопроводы. Выступающий из корпуса насоса вал ведущей шестерни имеет шлицевую нарезку, посредством которой насос соединяется с валом отбора мощности или с валом редуктора. Шестеренчатые насосы являются обратимыми, т. е. эти насосы могут работать и как насосы, и как гидродвигатели.

2. Назначение и устройство основных элементов гидравлической системы навесного оборудования

Гидравлические насосы предназначены для нагнетания и перемещения рабочей жидкости (масла) в результате сообщения ей внешней энергии двигателя. Наиболее распространены в трубоукладчиках шестеренные насосы.



Рис. 1. Масляный шестеренный насос: 7 -- ведущий вал, 2 -- уплотнение, 3 -- крышка, 4, 14 -- кольца, 5, 9 -- втулки, 6 и 10 -- ведущая и ведомая шестерни, 7 -- корпус, 8 и 12 -- задняя и передняя камеры утечек, 11 -- камера гидравлического поджатия втулок, 13 -- соединительное отверстие, 15 -- фигурная пластина, 16 -- пружина Насос (рис. 88) состоит из корпуса 7 с крышкой 3, в которых расположены плавающие втулки 5 к 9. В отверстия втулок 5 и 9

Втулки для устранения проворачивания соприкасаются срезанными лысками.

К корпусу болтами прикреплена крышка, через которую удлиненная цапфа шестерни, являющаяся ведущим валом, соединяется с приводом. Вал в крышке уплотнен самоподвижным каркасным уплотнением, которое закреплено опорным и стопорным кольцами. Кроме того, между крышкой и корпусом помещены уплотняющие резиновые кольца, охватывающие шейки наружных втулок.

Всасывающая полость А насоса гидролиний соединена с масляным баком, нагнетательная полость Б -- с гидрораспределителем.

Для обеспечения герметичности рабочей камеры насоса втулки торцовыми поверхностями постоянно прижаты к шестерням под давлением масла, поступающего по специальному каналу из нагнетательной полости насоса в камеру гидравлического поджатия втулок. Со стороны шестерен на втулки оказывает давление масло, переносимое впадинами зубьев. Давление на втулки со стороны шестерен в зоне полости А всасывания меньше, чем в зоне полости Б нагнетания.

Чтобы втулки прижимались к торцовой поверхности шестерен равномерно, часть камеры со стороны полости всасывания изолирована от давления масла фигурной пластиной с охватывающим ее резиновым кольцом. В середине пластины есть отверстие для отвода масла, просочившегося через уплотнение в полость всасывания.

Опорные втулки фиксируются плоской пружиной. Трущиеся поверхности цапф шестерен во втулках смазываются маслом, поступающим под давлением из впадин зубьев. Масло проходит по радиальным маслоподающим канавкам.

Масло, просочившееся через уплотняющие кольца передних втулок, поступает в передние камеры утечек, сообщающиеся мел-еду собой отверстием. Из камер 12 масло через полую ось ведомой шестерни проходит в задние камеры сбора утечек и далее отводится в полость всасывания насоса. Насос на трубоукладчиках приводится в движение от двигателя через механизм отбора мощности.

Гидро клапаны предохраняют гидравлическую систему от перегрузок давлением, перепуская жидкость в бак при превышении заданного давления. В гидравлических системах трубоукладчиков используют предохранительные клапаны прямого или дифференциального действия, принцип работы которых основан на уравновешивании давления жидкости усилием пружины.

Предохранительный клапан прямого действия (рис. 89, а), входящий в гидросистемы всех трубоукладчиков, имеет корпус, в котором расположен подвижный золотник, отжимаемый в нижнее положение пружиной. Усилие пружины регулируется винтом, расположенным в колпаке.



Рис. 2. Предохранительные гидроклапаны прямого (а) и дифференциального (б) действия и двухпозиционный гидрораспределитель (в): 1 -- корпус, 2 -- золотник, 3 и 8 -- большая и малая пружины, 4 и 9 -- регулировочные винт и гайка, 5 --колпак, 6 -- седло, 7 -- конус, 10 -- рукоятка, 11 -- шток; А, Б, И -- отверстия. В, Г, Е, К~ каналы, IX, Ж -- нолости

Рабочая жидкость подается к отверстию и по каналу В очень малого диаметра поступает под торец золотника. Давление жидкости, действующее на торец, стремится поднять золотник. Когда усилие, действующее на торец, превышает усилие сжатия пружины, золотник приподнимается и обеспечивает соединение полостей отверстий А и Б. Рабочая жидкость из отверстия А начинает поступать в отверстие Б и далее в бак, при этом перелив продолжается до тех пор, пока давление в отверстии А не уменьшится и золотник действием пружины не опустится вниз.

Предохранительный клапан дифференциального действия (рис. б), входящий в гидросистему трубоукладчика ТГ-201, имеет корпус, в котором перемещаются золотник и конус, взаимодействующий с седлом. Большой и малой пружинами золотник и конус отжаты в крайние нижние положения.

При подаче к клапану рабочей жидкости она поступает к отверстию А и из него по каналам В и Г заполняет полость Д у нижнего торца золотника, а по каналу К проходит в полость Ж и оттуда через отверстие И в линию дистанционной разгрузки, т. е. на слив через распределители управления барабанами лебедки. Если один из этих распределителей включат в работу и линию дистанционной разгрузки тем самым перекроют, в клапане дифференциального действия возникнет давление, малая величина которого уравновесится действием малой пружины, а большая величина -- действием большой пружины. Когда давление малой величины достигнет в полости Ж уровня, превышающего давление, на которое винтом затянута малая пружина, конус окажется отжатым вверх и рабочая жидкость из полости Ж поступит через отверстие седла и канал Е в сливное отверстие Б, соединенное с баком напрямую.

Если же рукоятка распределителя остается включенной длительное время и давление возрастает до большой величины, то в отверстии А и полости Ж возникает разница в давлении, обусловленная маленьким диаметром канала К, выполняющего роль дросселя. Так как давление в полости отверстия А и соединенной с ней полости Д выше, то при определенном уровне этого давления, зависящего от затяжки большой пружины гайкой, золотник поднимется и отверстия А и Б клапана окажутся соединенными напрямую.

После освобождения рукоятки распределителя к нему снова может поступать рабочая жидкость через отверстие И, что, в свою очередь, приводит к свободному перетоку жидкости по каналу К и падению давления в отверстии А и полостях Д и Ж. В результате под действием пружин золотник и конус возвращаются в нижние положения.

Дифференцированная, т. е. по двум ступеням уровня давления, работа клапана позволяет уменьшить частоту срабатывания золотника, т. е. частоту сбросов рабочей жидкости в бак большими порциями. И если сбросы жидкости такими порциями несущественны при включениях распределителей, осуществляемых рукой машиниста, что при укладке трубопровода бывает редко, то при автоматическом включении распределителя (прибором контроля нагрузки) подобные сбросы могут временно лишать гидросистему необходимого давления.

Гидрораспределители предназначены для направления и распределения потоков жидкости от насоса к соответствующим полостям гидравлических цилиндров и отвода жидкости в гидро-бак.

В гидравлических системах навесного оборудования трубоукладчиков используют двух- и трехпозиционные гидрораспределители.

Двухпозиционный гидрораспределитель (рис. в) применен на трубоукладчике ТО-1224Г для включения цилиндра управления фрикционной муфтой привода лебедки. Его рычаг может быть включен только в одну сторону (позицию) и он выполнен на базе предохранительного клапана прямого действия (см. также рис. с).

Распределитель отличается от описанного предохранительного клапана тем, что винт заменен штоком, который выведен из колпака наружу и соединен с рукояткой. Работает распределитель следующим образом. При снятии усилия с рукоятки (показано на рисунке) золотник под действием пружины занимает крайнее левое положение. При этом полости А и Б оказываются сообщенными и рабочая жидкость беспрепятственно проходит по сливной линии в бак. В цилиндре управления муфтой устанавливается давление, равное сопротивлению слива, которого не достаточно для включения муфты.

При перемещении рукоятки вправо пружина сжимается и золотник разобщает полости А и Б. Чем больше будет сжата пружина под действием рукоятки, тем больше будет давление в полости А и, следовательно, в полости цилиндра управления фрикционной муфтой, соединенной с полостью А.

Трехпозиционные однозолотниковые гидрораспределители (рис. а) применены в гидросистемах трубоукладчиков ТГ-201 и ТО-1224Г.

Распределитель состоит из корпуса, золотника с рукояткой, подвижных упорных втулок с размещенной между ними возвратной пружиной, крышек и сальникового уплотнения. В процессе работы золотник 8 может занимать три положения. При перемещении золотника, например вправо, рабочая жидкость, поступающая из насоса по нагнетательному каналу А, через расточку в корпусе попадает в одну из полостей цилиндра контргруза. При этом перемещается поршень и выдвигается контргруз. Жидкость из противоположной полости цилиндра в этоже время через расточку а поступает в сливной канал Б. Для прохода рабочей жидкости к цилиндру расточки имеют по отверстию.



Рис. 3 Одно- (а) и трехзолотниковый (б) трехпозиционные гидрораспределители: 1 -- рукоятка, 2 -- уплотнение, 3, 5 -- крышки, 4 -- корпус, 6 -- возвратная пружина, 7 -- упорная втулка, 8, 9, 10 -- золотники, 11, 14 -- концевые каналы, 12, 13, 15 -- средние каналы

При перемещении золотника в крайнее левое положение рабочая жидкость направляется из насоса по нагнетательному каналу А и расточке а в штоковую полость гидравлического цилиндра. Одновременно жидкость из противоположной полости через расточку поступает в сливной канал Б. При данном положении золотника придвигается контргруз.

Если золотник находится в нейтральном положении, нагнетательная полость распределителя сообщается со сливом, а полости, идущие к цилиндру, оказываются запертыми.

В конструкции золотника предусмотрен автоматический возврат его штока в нейтральное положение из любого крайнего положения после снятия усилия с рукоятки. Возврат обеспечивается действием пружины.

Трехпозиционный трехзолотниковый гидрораспределитель (рис. б) установлен на трубоукладчике Т-3560М и представляет собой три описанных выше однозолотниковых распределителя, объединенных в едином корпусе.

Золотники распределителя, управляющие подачей рабочей жидкости соответственно к контргрузу и муфтам грузового и стрелового барабанов лебедки, помещены в средних расточенных каналах корпуса, соединенных между собой и крайними напорным и сливным каналами посредством ряда горизонтальных проточек. Горизонтальные каналы просверлены таким образом, что одновременно можно подать поток рабочей жидкости от насоса к нескольким цилиндрам или, наоборот, отвести одновременно потоки от нескольких цилиндров в бак в зависимости от положений золотников, управляемых рукоятками.

Гидравлические цилиндры предназначены для подъема и опускания контргруза, а также для управления тормозами и муфтами лебедки. В гидравлической системе трубоукладчиков используют гидравлические цилиндры поршневого типа одно- и двустороннего действия.

Цилиндры одностороннего действия применяют для управления тормозами и муфтами лебедки или фрикционной муфтой ее привода.

В корпусе цилиндра управления тормозами и муфтами лебедки трубоукладчиков Т-3560М и ТГ-201 перемещается шток с поршнем. Шток упирается своим шаровым концом в сферическое углубление поршня. Такое соединение допускает перекосы штока в процессе работы. Кроме того, в корпусе имеются штуцер для подачи рабочей жидкости, манжеты и пружина.

Гидроцилиндр управления фрикционной муфтой трубоукладчика ТО-1224Г имеет, кроме того, возвратную пружину (см. рис.) поршня.

Цилиндры двустороннего действия применяют для откидывания и подтягивания контргруза. Цилиндр (см. рис.) изготовлен из трубы с приваренными к ней фланцами, к которым болтами крепятся крышки. Внутри цилиндров размещены шток и поршень с тремя уплотняющими резиновыми кольцами, препятствующими перетоку или утечке масла из полости в полость.

Шток проходит через отверстие в крышке, снабженное уплот-нительными кольцами и пылесбрасывающим воротником. На наружный конец штока навертывается проушина, которой с помощью пальца цилиндр соединен со стрелой контргруза.

К фланцам цилиндра присоединяются пустотелыми болтами трубопроводы, идущие от распределителя. Для выпуска воздуха и масла из концевых полостей цилиндра есть спускные пробки.

Крепится цилиндр к верхней раме трубоукладчика двумя цапфами, приваренными к наружной поверхности его трубы на трубоукладчиках Т-3560М и ТО-1224Г, или проушиной, приваренной к задней крышке корпуса на трубоукладчике ТГ-201.

Работают гидравлические цилиндры следующим образом.

При подаче рабочей жидкости под давлением в поршневую полость цилиндра одностороннего действия объем этой полости стремится увеличиться, что приводит к выдвижению штока (см. рис.) с одновременным сжатием возвратной пружины и включением поворота соответствующего рычага или отводки. При снятии давления шток с поршнем возвращается в исходное положение, фиксируемое пружиной, под действием возвратной пружины. Излишек рабочей жидкости при этом сливается в бак.

При подаче рабочей жидкости под давлением в одну из полостей цилиндра двустороннего действия также происходит движение штока в сторону, противоположную стороне расположения заполняемой полости, однако возвратное движение штока может происходить только при подаче жидкости в противоположную полость. В каждом из этих движений штока рабочая жидкость из полости, свободной от давления, сливается в бак.

Цилиндр-датчик и цилиндр автоматического включения распределителя. На трубоукладчике ТГ-201 помимо описанных стандартных цилиндров управления контргрузом и муфтами лебедки применена специальная пара цилиндров в приборе контроля нагрузки. Один из них -- цилиндр-датчик (см. рис.)--смонтирован в концевую ветвь грузового полиспаста трубоукладчика и следит за изменением нагрузки на его грузовом крюке, а другой -- цилиндр 3автоматического включения распределителя -- расположен на панели управления трубоукладчиком в зоне расположения рукоятки распределителя управления грузовым барабаном и обеспечивает автоматическое переключение этого распределителя на подъем и спуск трубопровода в зависимости от величины давления в цилиндре-датчике.

Цилиндр-датчик представляет собой обычный корпус с помещенными в нем поршнем со штоком, однако он не служит, как описанные выше цилиндры, для придания механического движения связанным с его штоком элементам трубоукладчика. На конце штока цилиндра-датчика укреплена концевая ветвь грузоподъемного полиспаста, а его штоковая полость заполнена рабочей жидкостью и соединена гидролинией с полостью цилиндра автоматического включения распределителя, причем в обоих цилиндрах заключен общий постоянный объем рабочей жидкости. При вытягивании канатом штока из корпуса цилиндра-датчика создается давление в обоих цилиндрах. Чем больше нагрузка на крюке трубоукладчика, т. е. чем больше вытягивающее шток усилие, тем пропорционально большее давление создается.



Рис. 4. Гидроцилиндр автоматического включения гидрораспределителя управления грузовым барабаном лебедки трубоукладчика ТГ-2Ш: 1 -- поршень, 2 -- пружина, 3 -- корпус, 4 -- шток, 5, 6, 10 -- гайки, 7 -- толкатель, 8 -- упоры, 9 -- крышка -- направляющая пружины: А -- отверстие, Б, В -- полости

Два определенных по величине давления (низкое и высокое), возникающих при вытягивании канатом штока, являются датчиковыми для цилиндра автоматического включения, т. е. такими, при которых он включает распределитель управления грузовым барабаном на подъем или спуск трубопровода.

В цилиндре автоматического включения распределителя (рис.) основными элементами являются пружина и сжимающий ее поршень со штоком. Для связи цилиндра с цилиндром-датчиком служит отверстие А в тройнике, к которому подведены гидролинии от цилиндра-датчика и панели настройки.

В корпусе цилиндра автоматического включения поршневая Б и штоковая В полости соединены через окна в поршне 1 и постоянно имеют равное между собой давление. Тем не менее при нарастании давления в полостях поршень смещается вправо, так как площадь его со стороны полости Б больше, чем со стороны полости В (на величину площади сечения штока), Так как при работе в изоляционно-укладочной колонне нагрузка постоянно меняется, поршень и скрепленный с ним шток находятся в постоянном движении.

В шток снаружи корпуса ввернут толкатель с упорами, между которыми помещена рукоятка распределителя управления грузовым барабаном. Упоры можно перемещать по толкателю для поиска и фиксации такого положения каждого из них, при которых датчиковые высокое и низкое давления в цилиндре обеспечивают надавливание упором на рукоятку распределителя и его включение. Для расфиксирования упоров достаточно отвернуть их стопорные болты.

Гайка 6, фиксирующая место расположения на толкателе левого из упоров, ограничивает возможность дальнейшего смещения влево этого упора, так как соответствует предельно допустимой датчиковой грузоподъемности, равной 25 т.

Если в процессе постоянного перемещения поршня какой-либо из упоров толкателя надавит на рукоятку распределителя, произойдет автоматическое включение грузового барабана лебедки для вращения в соответствующую сторону и произойдет при-спуск (чаще всего) или подъем грузового крюка и подвешенного к нему трубопровода.

Панель настройки прибора контроля нагрузки трубоукладчика ТГ-201 служит для регулировки давления в цилиндре-датчике и цилиндре автоматического включения и подпитки их. Панель (см. рис.) настройки встроена в гидросистему трубоукладчика и соединена гидролиниями и я к с цилиндром-датчиком и цилиндром автоматического включения распределителя, линией л -- со сливом в бак и линией м -- с напорной линией, получающей рабочую жидкость под давлением от насоса .

Панель настройки (рис.) состоит из корпуса, размещенных в нем регулируемых обратного и предохранительного клапанов и установленного на нем указателя нагрузки. Через обратные клапаны рабочая жидкость перетекает только в одну сторону, возвращение жидкости невозможно. B панели настройки обратный клапан состоит из гнезда и посаженных на его отверстие шарика и седла, имеющего собственное отверстие, а также упорной пружины, взаимодействующей с заплечиками резьбового штока.

Предохранительный клапан панели, как и описанные выше предохранительные клапаны гидросистем трубоукладчиков, служит для исключения перегрузки гидросистемы прибора контроля нагрузки от непредусмотренного высокого давления. В панели настройки этот клапан конструктивно повторяет обратный клапан и содержит гнездо с отверстием, шарик и помещенные во втулку седло с отверстием, упорную пружину и резьбовой шток.

При появлении в цилиндре-датчика давления (от подъема грузовым полиспастом трубопровода) возникает давление также и в соединенном с датчиком канале Д корпуса панели.

Рис. 5 Панель настройки прибора контроля нагрузки трубоукладчика ТГ-201: 1, 7 -- вентили, 2 -- корпус, 3, 11 -- шарики, 4 -- манометр, 5 -- циферблат, 6 -- гаситель пульсации масла, 8, 18 -- винтовые штоки, 9, 16 -- пружины, 10, 15 -- седла, 12, 14 -- гнезда, 13 -- кран, 17 -- втулка

При этом перетока рабочей жидкости из цилиндра-датчика (через каналы Д, В, Е и А корпуса 2) к полости Г и далее в напорную линию гидросистемы не происходит, так как этому препятствует шарик обратного клапана, находящийся в зажатом штоком положении. Если давление рабочей жидкости превысит настроечную величину, то сработает предохранительный клапан: пружина сожмется, шарик отодвинется от отверстия гнезда и рабочая жидкость из цилиндра-датчика поступит в виде небольшой порции через каналы Д, В, Б и Ж корпуса на слив.

Для того чтобы восполнять утраченные порции рабочей жидкости, периодически производят подпитку цилиндра-датчика и цилиндра автоматического включения от насоса гидросистемы. При этом шарик обратного клапана вращением штока за вентиль освобождают от зажатого состояния и переводят на режим работы обратного клапана: из полости Г, связанной с напорной линией и насосом, рабочая жидкость под давлением в корпус поступает, а обратно из полости А в полость Г (после прекращения работы насоса) под влиянием пружины не подается.

Смонтированный на корпусе указатель нагрузки содержит манометр, циферблат которого оттарирован в килоныотонах, а полость трубчатой пружины гидравлически подсоединена к каналу Д корпуса через гаситель пульсации. Гаситель имеет запорный кран, благодаря которому возможно вывинчивать и заменять указатель нагрузки без опасения выброса рабочей жидкости.

Гидродроссели устанавливают в гидравлических системах для регулирования скорости подачи рабочей жидкости к потребителям и регулирования тем самым скорости движения гидроцилиндров и гидродвигателей. В трубоукладчиках применены дроссели постоянного сечения и установлены они в линиях, питающих цилиндр управления контргрузом.

Дроссель (рис. а) состоит из полого корпуса, в который вставлен клапан с ввернутым жиклером. Посредством пружины клапан поджимается к седлу корпуса дросселя.

Такая конструкция дросселя позволяет рабочей жидкости при движении ее от распределителя преодолевать слабое усилие пружины и через боковые отверстия в клапане свободно направляться в полость гидравлического цилиндра.

При движении потока рабочей жидкости в обратном направлении клапан прижимается к седлу корпуса и жидкость проходит только через отверстие жиклера. При этом создается значительное сопротивление проходу рабочей жидкости и это обусловливает плавное и медленное движение штока гидроцилиндра.

В зависимости от сорта и марок применяемых рабочих жидкостей (масел), а также температуры окружающей среды жиклеры в гидродросселях следует устанавливать определенного сечения. При использовании рабочей жидкости малой вязкости при окружающей температуре воздуха свыше 30 °С в дросселях используют жиклеры с отверстием 2…2,5 мм. При работе гидравлической системы в зимних условиях отверстие жиклера должно быть 3,5…4 мм.

Рис. 6. Гидродроссель (а) и гаситель пульсации масла (б): 1 -- корпус, 2 -- пружина, 3 -- клапан, 4 -- жиклер, 5, 6 -- винты

Гаситель пульсации (рис. б) представляет собой разновидность дросселя и состоит из корпуса, в резьбовое отверстие которого завернуты в упор друг к другу винты 5 и 6 различного диаметра. Винты выполнены с профилем резьбы, имеющим срезанную вершину, вследствие чего образуется винтовой канал малого поперечного сечения. Ограниченность сечения канала обеспечивает демпфирование (гашение) колебаний давления жидкости.

Манометр. Для измерения давления рабочей жидкости в гидросистеме навесного оборудования трубоукладчиков используют манометр (рис.) с одновитковой трубчатой пружиной, которая размещена внутри корпуса манометра и согнута по дуге.

Один конец трубчатой пружины жестко закреплен в держателе, а другой заглушён наконечником и может свободно распрямляться. Измеряемое давление через штуцер, которым манометр подсоединяется к гидросистеме, действует на пружину, разгибая ее. При этом подвижный конец пружины перемещается влево и вверх. Движение конца трубки передается через тягу зубчатому сегменту, который поворачивает стрелку. При отсутствии давления стрелка под действием волоска упирается в штифт, вставленный в циферблат. Таким образом, на трубчатую пружину действуют два давления: наружное --атмосферное и внутреннее -- измеряемое. Если измеряемое давление больше атмосферного, трубчатая пружина раскручивается и на циферблате манометра показывается давление в стандартных единицах давления.

Рис. 7. Пружинный манометр: а -- устройство, б -- общий вид; 1 и 2 -- трубчатая пружина и ее свободный конец, 3 -- тяга, 4 -- зубчатый сегмент, 5 -- стрелка

Гидролиния. Все элементы гидравлической системы соединены между собой тонкостенными стальными трубами, образующими гидролинии. Гидролинии подразделяются на напорные, по которым рабочая жидкость под давлением направляется от насоса в распределитель и цилиндры, сливные, если по ним рабочая жидкость отводится в бак, и всасывающие, соединяющие насос с баком.

К узлам гидравлической системы трубопроводы гидролинии присоединены накидными гайками и уплотняющими конусами.

Гидробак. Конструкции гидробаков трубоукладчиков почти не отличаются друг от друга. Изготовляют гидробаки удлиненной плоской или цилиндрической формы сваркой из листа со стенками минимальной толщины.

Бак состоит из корпуса, внутри которого есть перегородки, делящие бак на отсеки. В одном отсеке установлена заливная горловина с сетчатым фильтром, закрываемая крышкой. В крышке, одновременно служащей сапуном для бака, просверлены отверстия, через которые внутренняя полость бака сообщается с атмосферой. Во избежание попадания пыли и твердых частиц из воздуха в крышку изнутри бака помещена войлочная набивка.

Рабочая жидкость, циркулирующая по гидросистеме, сливается в отсек бака, имеющий горловину, а подается насосом в гидросистему из другого отсека, соединенного с полостью первого отсека окнами перегородки. Уровень рабочей жидкости в баке замеряется мерной линейкой. Вместимость бака трубоукладчиков Т-3560М и ТГ201 --ПО л, трубоукладчика ТО-1224Г --60 л.



Рис. 8. Магнитосетчатый фильтр гидросистемы навесного оборудования: 1 -- прокладка, 2 -- крышка, в -- болт, 4 -- несущий корпус, 5 -- уплотнительное кольцо, 6 -- пружина, 7 -- шарик, 8 -- стакан, 9 -- полая штанга, 10 -- магнитный металлосборник, 11 -- сетчатый элемент; А -- канал, Б, В -- отверстия

Гидробак на трубоукладчиках установлен слева или сзади сиденья машиниста на кронштейнах.

3. Гидрофильтр

В гидросистемах трубоукладчиков применяют магнитосетчатый фильтр (рис. 95), который устанавливают в сливную линию и крепят к задней стенке гидробака. Фильтр служит для очистки рабочей жидкости от грязи, металлических и коррозионных включений.

Фильтр выполнен в виде замкнутой полости, составленной из двух или более стаканов, подвешенных к плоскому несущему корпусу на болтах и закрытых сверху крышкой. По обе стороны корпуса помещены прокладки и уплотнительные кольца. В стаканах расположены цилиндрические сетчатые элементы, имеющие снизу магнитные металлосборники. Сетчатые элементы каждого стакана закреплены на полой штанге, имеющей по всей длине перфорированные отверстия. Один из концов штанги выполнен резьбовым. Этим концом штанга ввернута в резьбу отверстия несущего корпуса.

Загрязненная рабочая жидкость поступает под крышку фильтра через отверстие верхнего прилива крышки и по ее каналам проходит к отверстию корпуса в зоне первого стакана, а затем через полость штанги с ее перфорацией поступает в ячейки сетчатого элемента, где освобождается от части грязи и включений. Далее через отверстие В корпуса и каналы крышки частично очищенная рабочая жидкость поступает тем же путем в сетчатый элемент второго стакана для окончательной очистки. Очищенная рабочая жидкость выходит из крышки фильтра в гидросистему через боковое резьбовое отверстие крышки.

В случае засорения фильтра или при низкой температуре рабочей жидкости, когда она имеет высокую вязкость, жидкость проходит в бак, минуя сетчатые элементы И напрямую через предохранительный клапан.

Клапан состоит из выполненного в несущем корпусе седла с каналом, запорного шарика и упорной пружины, оттарированной на давление 200 кПа. При этом давлении в полости фильтра шарик отходит от седла, освобождая канал А для перетекания рабочей жидкости на слив по обводной линии. Максимальное давление, которое не приводит к разрушению стаканов фильтра,-- 650 кПа.

Сетчатые элементы подлежат систематической промывке или замене, а магнитные металлосборники -- промывке и протирке.

4. Гидравлические силовые передачи

Назначение, классификация, индексация, основные параметры и технические характеристики

Гидравлическая силовая передача состоит из гидравлического насоса (гидронасоса), устройств, передающих энергию рабочей жидкости, и гидравлических моторов (гидромоторов).

Гидравлический насос преобразует механическую энергию в энергию потока рабочей жидкости, идущую на питание гидравлических двигателей. Энергия потока рабочей жидкости передается от гидронасоса к гидродвигателю с помощью различных устройств для подвода рабочей жидкости (гидравлические баки, подвижные вращающиеся соединения, трубопроводы, различная соединительная арматура).

Гидромотор преобразует энергию потока рабочей жидкости в механическую энергию, приводящую в действие тот или иной рабочий механизм крана.

Гидравлические силовые передачи обеспечивают жесткую (в пределах несжимаемости жидкости) связь между гидронасосом и гидродвигателем через рабочую жидкость, перемещающуюся по системе трубопроводов.

На подъемно-транспортных и строительных машинах применяют три типа гидравлических машин: гидронасосы, гидромоторы и гидроцилиндры.

Гидронасосы характеризуются объемной подачей, давлением, полезной мощностью и полным кпд. Объемная подача -- это объем жидкости, подаваемой насосом в единицу времени. Давлением насоса называется приращение механической энергии, полученное каждой единицей массы жидкости, проходящей через насос, т.е. разность удельных энергий жидкости при выходе из насоса и при входе в него. Полезная мощность насоса - мощность, сообщаемая насосом подаваемой рабочей жидкости и определяемая произведением давления насоса и его подачи. Отношение полезной мощности к мощности, потребляемой насосом, называют коэффициентом полезного действия (кпд) насоса. Эта величина характеризует все потери в насосе, складывающиеся из объемных и гидромеханических потерь. Каждая из этих потерь характеризуется соответствующими кпд. Объемный кпд учитывает внутренние перетечки жидкости из полости нагнетания в полость всасывания и наружные утечки из корпуса через зазоры. Механический кпд учитывает потери, возникающие при вращении и взаимном перемещении деталей насоса, гидравлический кпд - потери давления, возникающие при движении по внутренним каналам насоса. Полный кпд насоса равен произведению объемного, гидравлического и механического кпд.

Применяют гидропередачи с нерегулируемыми насосами (постоянной подачи). Скорость в таких передачах регулируют комбинированным способом: с одной стороны, изменением частоты вращения приводящего двигателя (двигатель базового автомобиля) и, следовательно, гидронасоса, а с другой стороны, путем прямого регулирования подачи с помощью регулирующих гидроаппаратов. Существует два типа нерегулируемых гидравлических насосов: преимущественно шестеренные и аксиально-поршневые; первые наиболее перспективные и часто используемые.

Шестеренный насос (рис.) имеет две шестерни 6 и 9, входящие в зацепление друг с другом, заключенные в корпусе 7. Ведущая шестерня 9 закреплена на ведущем валу на шпонке, а ведомая 6 получает от нее вращение. Так как зацепление шестерен 6 и 9 внешнее, то и сам насос называется шестеренным насосом с внешним зацеплением. Всасывающая гидролиния подведена к шестерням с той стороны, где зубья выходят из зацепления, а напорная -- со стороны, где зубья входят в зацепление. Головки зубьев, входя в зацепление, выжимают масло из впадин между зубьями, создавая давление в напорной гидролинии гидросистемы. Жидкость от всасывающей гидролинии перемещается к напорной гидролинии в полостях, образованных впадинами зубьев и стенкой корпуса насоса.



Рис. 9. Шестеренные насосы НШ-10Е-3-Л (а), НШ-50-3-Л (б) и схема зацепления их шестерен (в): 1, 17 - крышки; 2 -- манжета крышки; 3 - кольцо уплотнительное; 4 - пластина; 5, 11, 18 - манжеты; 6, 14 - шестерни ведомые; 7 - корпус; 8 - подшипники; 9, 13 - шестерни ведущие; 10 -- втулка левая; 12 -- компенсатор; 15 -- втулка правая; 16 - корпус; 19 - кольцо опорное; 20 - кольцо ограничительное; А -- линия всасывания; Б - линия нагнетания.

Движение жидкости в шестеренном насосе показано на рис.15,в стрелками. Конструктивно шестерни 6 и 9 выполнены заодно с валами, образуя вал-шестерни. Вал-шестерни размещаются в алюминиевом корпусе 7, закрытом крышкой 1. На хвостовике ведущей вал-шестерни сделаны шлицы для соединения насоса с двигателем или валом трансмиссии. Для уменьшения торцевых утечек вал-шестерни устанавливают в корпусе на специальных плавающих втулках 10, 15, положение которых друг относительно друга фиксируется лысками и проволокой. Плавающие втулки прижимаются к шестерням вал-шестерн за счет давления рабочей жидкости, подаваемой к их торцам в полостях. По мере износа торцов шестерен и втулок зазор между ними, а следовательно, и торцевые утечки остаются минимальными (так называемая гидравлическая компенсация торцевых зазоров). Чтобы уменьшить радиальные утечки, -стремятся сделать минимальный зазор между шестернями и корпусом насоса. Резиновые кольца и манжетные уплотнения 5,11,18 предотвращают утечку жидкости из корпуса насоса. Жидкость, просачивающаяся по валам шестерен, поступает через каналы в полости, соединенные с камерой всасывания (на рисунке не показано). Все это позволяет увеличить объемный кпд насоса и значительно удлинить срок его службы. По простоте конструкции и стоимости изготовления шестеренные насосы обладают несомненными преимуществами по сравнению с насосами других типов, поэтому их применяют в тех гидропередачах, где кпд не имеет существенного значения.

Аксиально-поршневые насосы (рис.) компактны, имеют высокий кпд, при высоких давлениях, малоинерционны, обладают большой энергоемкостью на единицу массы (в некоторых высокооборотных конструкциях до 12 кВт/кг). Рассмотрим принципиальную схему аксиально-поршневого насоса. Пусть на диске 6 (рис.,а), установленном на валу 7, шарниром 5 закреплен шток 4 цилиндра, поршень которого связан шарниром 3 со штоком. Провернем вал 7 и цилиндр на 180° так, чтобы гильза цилиндра 1 из положения 1 переместилась в положение 2. Если продольные оси вала 7 и цилиндра пересекаются под углом, то поршень, переместившись вправо, через канал Д засосет в полость Б рабочую жидкость. Повернем вал 7 еще раз на 180° так, чтобы гильза из положения 2 переместилась в положение 1. Тогда поршень переместится влево и через канал Д вытеснит из полости Б рабочую жидкость. Если на диске 6 (рис.) закрепить штоки не одного, а нескольких цилиндров, а гильзы цилиндров выполнить в одном блоке 9, то будет получена конструктивная схема насоса. При вращении диска каждый из цилиндров будет последовательно всасывать через полость В, а затем нагнетать рабочую жидкость в полость Г. Полости В и Г выполнены в виде дуговых окон в крышке 8. 4, 11 -- крышки; 5, 18 -- корпус; 6 - шатун; 7, 16 - поршни; 8 -- блок; 9, 20 -- винт; . 10, 21 -- пробки; 12, 23 - пружины; 13 - плунжер; 15 -- рычаг; 17 - палец; 19 -- золотник; 25 -- распределитель; 26 - шип; 27,” 28 - подшипники; 29 -- обратный клапан.

Угол наклона оси блока цилиндров относительно оси вала определяется положением поршня в корпусе. Втулка с золотником образуют гидрораспределитель, управляющий поршнем. Золотник имеет гидравлическое управление через канал в крышке. Клапан с логической функцией «ИЛИ» обеспечивает подвод поступающей в гидромотор рабочей жидкости к средней канавке втулки, независимо от того, к какому из основных отверстий гидромотора рабочая жидкость подводится, т.е. независимо от направления вращения вала гидромотора. На рис. 18 гидромотор изображен в положении, соответствующем его номинальному рабочему объему. В этом случае давление в линии управления отсутствует и золотник под действием пружины находится в верхнем положении, соединяя канал со средней канавкой втулки, а полость с дренажом. Давление поступающей в гидромотор рабочей жидкости передается в полость, фиксируя положение поршня 16, изображенное на рисунке.

При подаче давления управления к каналу золотник переместится в нижнее положение, соединяя полость с дренажом, а другую полость со средней канавкой втулки. В этом случае подводимая к гидромотору рабочая жидкость поступит в полость и переместит поршень в верхнее положение, уменьшая угол наклона блока цилиндров 8 и, тем самым, рабочий объем гидромотора. Частота вращения вала гидромотора при том же расходе рабочей жидкости увеличится пропорционально уменьшению рабочего объема. Винтом ограничивается минимальный угол наклона блока цилиндров, а стержнем регулируется установочная длина пружины, определяющая минимальное давление управления. Наиболее предпочтительным считается, когда в схемах гидропривода применяются насосы и гидромоторы одного типоразмера.

Гидроцилиндры применяют: возвратно-поступательные одно- и двустороннего действия. Гидроцилиндры одностороннего действия (рис 19,а) делятся на поршневые, плунжерные, плунжерные телескопические. Шток или плунжер в них движется под действием рабочей жидкости только в одном направлении. Обратное движение выполняется под действием внешних сил или пружины. В гидроцилиндре двустороннего действия (рис.) шток и поршень движутся в обоих направлениях под действием рабочей жидкости. Эти гидроцилиндры могут быть с одно- и двусторонним штоком или телескопические. Необходимым условием работы гидроцилиндра является герметизация штока в месте его выхода из корпуса, герметизация штоковой и поршневой полостей. Для герметизации используются кольца и манжеты из резины , пластмассы и композиционных материалов. Главные параметры гидроцилиндров - внутренний диаметр гильзы цилиндра (иногда говорят просто диаметр цилиндра) и рабочее давление, определяющее эксплуатационную характеристику гидроцилиндра.

Устройства для подвода рабочей жидкости. Рабочая жидкость поступает в систему гидропривода из специального гидробака, в котором хранится запас жидкости, необходимый для обеспечения нормальной работы системы. К насосу рабочая жидкость поступает по всасывающей гидролинии, а. от насоса по напорной гидролинии через вращающееся соединение - к двигателям исполнительных механизмов.

Размещено на Allbest.ru

...