Типы гидроприводов, их применение

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Общие сведения о гидроприводе

1.1 Приведите схему объёмного гидропривода поступательного действия

В гидродинамической передаче ведущим является центробежный насос, соединенный с валом первичного двигателя, а ведомым - гидравлическая реактивная турбина - динамический гидродвигатель, вал которого соединен механической передачей с исполнительным элементом рабочей машины. Обычно насос и турбина размещены в одном корпусе и конструктивно выполняются в виде гидромуфты или гидротрансформатора.

В объемный гидропривод входит один или несколько объемных гидродвигателей, валы которых приводят в действие исполнительные механизмы. Объемным гидропривод называют потому, что кинематическая связь между насосом и гидродвигателем осуществляется посредством изолированного объема жидкости. С валом первичного двигателя соединяется вал гидронасоса вращательного действия или шток гидронасоса поступательного действия, а выходное звено гидродвигателя вращательного или поступательного действия соединяется с исполнительным органом. Поэтому по характеру движения выходного звена объемной гидропередачи различают гидроприводы вращательного, поступательного или поворотного движения.

В объемном гидроприводе преобразование и передача энергии посредством рабочей жидкости, находящейся под давлением, происходит следующим образом (рис. 1.1). Если цилиндр 1 закрыт поршнем 2, цилиндр 4 закрыт, а его полость соединена трубопроводом 3 с цилиндром 1, то при воздействии внешней силы F₁ на поршень 1 в закрытой системе, заполненной рабочей жидкостью, возникает давление p=F₁/S₁. Давление p является удельной силой, нормально (перпендикулярно) направленной к поверхности. По основному закону гидростатики - закону Паскаля давление p передается равномерно во все стороны и на все точки занимаемого объема и поверхности. Давление р по трубопроводу 3 передается на расстояние в другой сосуд-цилиндр 4 и, если и его закрыть поршнем 5, то на этом поршне будет создано усилие F₂=pS₂, стремящееся его поднять. Отношение усилий прямо пропорционально отношению площадей поршней 1 и 5; F₁/F₂=S₁/S₂. Таким образом можно получить значительный выигрыш в силе. Однако, выигрывая в силе, в таком же отношении проигрывают в расстоянии. Перемещая поршень 1 на расстояние l₁, из цилиндра вытесняют объем жидкости V_t=S₁l₁, который по трубопроводу 3 поступает во второй цилиндр и, так как жидкость практически несжимаема, вызывает перемещение поршня 5 на расстояние l₂=V₁/S₂. Перемещения поршней связаны отношением l₁/l₂=S₂/S₁, а выражение для работы имеет вид A=F₁l₁=F₂l₂. Эти уравнения аналогичны уравнениям действия механического рычага первого рода (рис. 1.1, в), поэтому систему на рис. 1.1, б называют «гидравлическим рычагом». «Гидравлический рычаг» является простейшей открытой гидрообъемной передачей поступательного действия, позволяет получить большие передаточные отношения и используется в ряде устройств: гидравлическом домкрате для подъема груза, прессах, управления тормозами автомобиля и так далее. Схема работы такой передачи показана на рис. 1.2.

Рис. 1.1 Схема распространения давления (а), гидравлического (б) и механического (в) рычагов: 1 - гидроцилиндр насоса, 2 - поршень насоса, 3 - трубопровод, 4 - гидроцилиндр гидродвигателя, 5 - поршень гидродвигателя

Рис. 1.2 Схема гидрообъемной передачи поступательного движения: 1 - поршень насоса, 2 - цилиндр насоса, 3 - впускной клапан, 4 - нагнетательный клапан, 5 - предохранительный клапан, 6 - бак, 7 - кран, 8 - цилиндр гидродвигателя, 9 - поршень гидродвигателя

При движении поршня 1 вверх в цилиндре 2 насоса возникает разряжение, вследствие чего выпускной клапан 3, преодолевая сопротивление пружины, поднимается, а рабочая жидкость, выходящая из бака 6, заполняет пространство под поршнем. При движении поршня 1 вниз клапан 3 под действием силы F₁ и возникающего давления жидкости в цилиндре 2 закроется, а нагнетательный клапан 4 откроется и пропустит жидкость в цилиндр 8 гидродвигателя. Так как жидкость должна занять в цилиндре 8 определенный объем, поршень 9, преодолевая силу F₂ (вес грузов), поднимется на некоторую высоту. Клапан 4 устроен так, что он может пропускать жидкость только в одном направлении - от насоса к гидродвигателю. Поэтому при движении поршня насоса вверх или его остановке поршень 9 остается в том же положении. При каждом ходе поршня насоса поршень 9 будет подниматься, пока не дойдет до верхней крышки цилиндра 8. Если работа насоса в этот момент не прекратится или сила F₂ окажется слишком большой, давление под поршнем гидродвигателя возрастет, и откроется предохранительный клапан 5. Жидкость из насоса через этот клапан сольется в бак, а передача будет защищена от повреждения. Для того, чтобы опустить поршень 9, нужно открыть кран 7 и выпустить жидкость из цилиндра 8 в бак.

2. Гидромашины объёмного гидропривода

Как расшифровывается маркировка шестеренного насоса НШ-50А-3?

Пример условного обозначение насоса НШ-50А-3, где:

НШ - насос шестеренный;

50 - рабочий объем насоса в смі (объем рабочей жидкости, перекачиваемой насосом за один оборот);

А - условное обозначение завода-изготовителя (в данном случае Украина);

3 - номинальное давление 16 МПа (160 кгс/см²), максимальное давление 21 МПа (21 кгс/см²) на выходе насоса.

3. Гидравлические системы управления рабочим оборудованием, навесными устройствами и механизмами сельскохозяйственных машин

Как построить регуляторную характеристику регулируемого гидронасоса?

Характеристикой насоса называют графическую зависимость давления на выходе насоса от его подачи, полученную при постоянной частоте вращения его вала.

Рис. 2

Для построения характеристики насоса (рис. 2) прежде всего необходимо найти его теоретическую (идеальную) подачу. Такая подача насоса существует при нулевом давлении на выходе насоса (точка А), отсюда следует, что теоретическая подача не зависит от давления насоса, поэтому характеристика идеального объемного насоса представляет собой прямую вертикальную линию I.

Действительная подача насоса меньше теоретической на величину объемных потерь, которые вызваны утечками жидкости через зазоры из полостей с высокими давлениями. Такие утечки существуют в любом самом технически совершенном насосе. Так как зазоры имеют, как правило, малые поперечные размеры, то режим течения в них ламинарный, т. е. величина расхода утечек пропорциональна перепаду давления в первой степени (q_ут ~ р). Поэтому действительная характеристика насоса представляет собой прямую линию III с наклоном в сторону снижения подачи. Утечки q_ут растут пропорционально давлению р ( ), а подача насоса с ростом давления уменьшается .

Действительная характеристика насоса (линия III) может быть построена при известном объемном КПД з_o. Например, известно значение з_o насоса при давлении р = р*. Тогда с использованием формулы (рис. 2) следует вычислить подачу насоса, соответствующую этому давлению, и на график нанести точку с координатами Q* и р* (точка В).Соединив точки А и В прямой линией III, получим действительную характеристику объемного насоса.

При такой характеристике (линия III) подача насоса незначительно зависит от давления. Однако в ряде гидросистем требуется переменная подача. Для этого линию III «переламывают» в какой-то точке С, получая новую линию II. На участке CD можно существенно изменять подачу при небольшом изменении давления. Линию II иногда называют регуляторной ветвью характеристики. Характеристика ACD может быть получена с помощью дополнительных устройств и поэтому является характеристикой не насоса, а насосной установки. На практике она обеспечивается двумя способами: с помощью переливного клапана или с помощью регулятора подачи.

При некотором давлении р_р, которое называют давлением настройки клапана, клапан 2 начнет открываться (точка С на рисунке 2), т. е. часть подаваемой насосом жидкости будет направляться через щель 7 клапана 2 в бак, а подача насосной установки уменьшится на величину расхода через клапан Q_кл: (точка Е на рисунке 2). При увеличении давления щель 1 и расход через клапан Q_кл будут увеличиваться, а подача Q_ну насосной установки - уменьшаться. Наконец, при давлении р = р_mах плунжер 3 полностью сместится вниз, и вся подаваемая насосом жидкость будет перепускаться в бак через щель 1 (Q_кл = Q_ну), a подача насосной установки станет равной нулю (Q_ну = 0, точка D на рисунке 2).

4. Гидромеханические трансмиссии (ГМТ) самоходных машин

4.1 Какую трансмиссию называют гидромеханической и почему? Каковы преимущества и недостатки ГМТ

гидропривод гидромеханический трансмиссия машина

Трансмиссии, в состав которых входят гидродинамический преобразователь момента (гидротрансформатор) и механический редуктор, принято называть гидромеханическими. В них энергия от насоса к турбине (в гидротрансформаторе) передаётся гидродинамическим взаимодействием потока жидкости и рабочих колёс машины, т.е. используется кинетическая энергия жидкости (скоростной напор).

Гидромеханические трансмиссии имеют гидромеханическую коробку передач, в состав которой входят гидродинамический преобразователь момента (гидротрансформатор, комплексная гидропередача) и механический редуктор. Преимущества этих трансмиссий состоят в автоматическом изменении крутящего момента в зависимости от внешних сопротивлений, возможности автоматизации переключения передач и облегчении управления, фильтрации крутильных колебаний и снижении пиковых нагрузок, действующих на агрегаты трансмиссии и двигатель, и в повышении вследствие этого надёжности и долговечности поршневого двигателя и трансмиссии.

Основным недостатком этих трансмиссий является сравнительно низкий КПД из-за низкого КПД гидротрансформатора. При КПД гидропередачи не ниже 0,8 диапазон изменения момента не более трёх, что вынуждает иметь механический редуктор на три-пять передач, считая передачу заднего хода. Необходимо иметь специальную систему охлаждения и подпитки гидроагрегата, что увеличивает габариты моторно-трансмиссионного отделения. Без специальных автологов или фрикционов не обеспечиваются торможение двигателем и пуск его с буксира.

Размещено на Allbest.ru