Гідропривод сільськогосподарської техніки

Якщо золотник 17 (рисунок 10, б, в) робочої секції виведений з вихідного положення, він своїм пояском роз'єднує канал 2 лінії керування потоку рідини (канал 2 проходить через корпуси усіх секцій розподільника). Завдяки цьому тиск у порожнині 1 та каналі 10 вирівнюється, золотник 12 переливної секції гідравлічно врівноважується і під дією пружини повертається в початкове нижнє положення. При цьому канал нагнітання 10 від'єднується золотником 12 від зливу, а в каналі 10 тиск швидко підвищується до робочої величини.

Під час роботи гідропривода подача рідини до гідродвигунів і злив із них проходить наступним чином: коли золотник 17 робочої секції переміщується вверх (рисунок 10 б) і утримується там, золотник 12 переливної секції опускається вниз. Рідина із нагнітального каналу надходить у верхню порожнину 14 поршня гідрозамка, відтискує запірний елемент 13 і по каналу і трубопроводах надходить до гідродвигуна. Одночасно поршень 15 під дією високого тиску рідини переміщується вниз і відкриває нижній запірний елемент гідро замка, при цьому зливна камера гідродвигуна з'єднується із зливом.

Якщо ж золотник 17 робочої секції переміщується вниз (рисунок 10 в), процес повторюється так само, тільки почнеться з нижньої порожнини 16 поршня гідрозамка.

а) б) в)

Рисунок 10 - Принцип роботи робочої секції з двостороннім гідрозамком: а - нейтральне, б - верхнє, в - нижнє положення золотника робочої секції розподільника: 1 - післядросельна порожнина клапана переливної секції; 2 - канал лінії керування потоку рідини; 3 і 7 - канали до гідродвигуна; 4 і 6 - верхні порожнини запірних елементів гідрозамка; 5, 8 і 9 - зливні канали; 10 - нагнітальний канал; 11 - дросельний отвір; 12 - золотник переливної секції; 13 - запірний елемент гідрозамка; 14 і 16 - порожнини поршня гідрозамка; 15 - поршень; 17 - золотник робочої секції.

Питання для самоконтролю

1. Призначення гідророзподільника.

2. Типи гідророзподільників.

3. Назвіть типи пристроїв, що керують запірними елементами гідро-розподільників.

4. Назвіть типи запірно-регулювальних елементів.

5. Назвіть типи перекриття робочих вікон розподільника.

Лабораторна робота № 5

Гідроциліндри

Мета роботи: Вивчити призначення, будову, принцип роботи, методику розрахунку.

Гідравлічним циліндром називають об'ємний гідродвигун з обмеженим зворотно-поступальним рухом вихідної ланки.

Залежно від конструкції робочої камери гідроциліндри поділяють на поршневі, плунжерні, телескопічні, тандем-циліндри, мембранні, сильфоні та ін.

Поршневим гідроциліндром називають циліндр, в якому робочі камери утворені поверхнями корпусу 1 (рисунок 1,а) і поршня 3 зі штоком 4. Гідроциліндр має дві порожнини: поршневу А - обмежену робочими поверхнями корпусу і поршня; штокову Б - обмежену поверхнями корпусу, поршня і штока.

Поршневі гідроциліндри поділяють за такими ознаками: за напрямком дії робочої рідини - однобічної ( рисунок 1, б) та двобічної ( рисунок 1, а) дії; за кількістю штоків - одноштокові ( рисунок 1, а) і двоштокові ( рисунок 1, в); за типом вихідної ланки - з рухомим штоком ( рисунки 1, а, б і в) і з рухомим корпусом ( рисунок 1, г).

У гідроциліндрах однобічної дії рух вихідної ланки під дією потоку здійснюється тільки в одному напрямку. Рух у зворотному напрямку відбувається під дією зовнішніх сил, наприклад сил, тяжіння виконавчого органу, пружини тощо.

У гідроциліндрах двобічної дії рух вихідної ланки в обох напрямках здійснюється під дією потоку робочої рідини.

Гідроциліндри з двома штоками застосовують тоді, коли необхідно мати однакові зусилля і швидкість штока в обох напрямках.

Гідроциліндри з рухомим корпусом застосовують здебільшого у варіаторах молотильних апаратів зернозбиральних комбайнів.

У всіх поршневих гідроциліндрів для герметизації рухомих з'єднань встановлено ущільнювальні кільця.

а) б)

в) г)

Рисунок 1- Конструктивні схеми і умовні позначення поршневих гідроциліндрів: а- двобічної дії; б- однобічної; в-двоштокові; г- з рухомим корпусом; 1-корпус; 2,5-ущільнення; 3- поршень; 4- шток; 6- пружина; А і Б - порожнини.

Принцип дії. При сполученні поршневої порожнини А (рисунок 1, а) з напірною лінією гідропривода поршень 3 разом зі штоком 4 під дією тиску рідини переміщується вправо. При цьому одночасно відбувається витіснення робочої рідини із штокової порожнини Б у зливну лінію гідропривода. При підведенні робочої рідини під тиском у порожнину Б поршень зі штоком переміщується у зворотному напрямку.

У гідроприводах сільськогосподарських машин і тракторів переважно застосовують поршневі гідроциліндри двобічної дії. Загальну будову таких гідроциліндрів показано на рисунку 2.



Рисунок 2 - Поршневі гідроциліндри гідроприводів комбайна «Енисей-1200»: а - гідроциліндр керування вивантажувальним шнеком; б - гідроциліндр моста керованих коліс; 1 - вушко; 2 - втулка; 3 -- контргайка; 4 - шток; 5 - манжета; 6, 14 - головки; 7, 8, 11, 12 - ущільнювальні кільця; 9 - корпус (гільза); 10 - поршень; 13-корончаста гайка; 15-штуцери; 16 - наконечник; 17 - денце гідроциліндра.

Гідроциліндр керування вивантажувальним шнеком, механізмами відключення жатки і зворотної прокрутки молотильного барабана ( рисунок 2, а) - це гільза 9 з привареними до неї штуцерами 15, що пазами сполучені з порожнинами циліндрів. Гільза з одного боку закрита глухою головкою 14, а з другого -- знімною головкою 6, буртик якої шестигранний. Всередині гільзи, розміщено поршень 10, який прикріплено до штока 4. З іншого боку штока прикріплено вушко 1. З боку різьби під вушком зроблено лиску під ключ для утримання штока від провертання під час загвинчування корончастої гайки, контргайки 3 і самого вушка. Для ущільнення поршня, штока і головки в кільцевих проточках цих деталей встановлено гумові кільця 7,8, 11 і 12.

Щоб розвантажити шток від згинаючого моменту і спрямувати зусилля вздовж його осі, отвори в головці 14 і вушку 1 виконано сферичними, в них вставлено втулки 2. Для монтажу втулок 2 в головці і вушку передбачено пази, що відповідають ширині втулок. Через них вводять втулки в отвори і, коли їх сфери співпадають зі сферами головки та вушка, втулки повертають на 90°. Для збільшення площі контакту в сферичній парі вісь пазів спрямовано перпендикулярно напрямку дії зусилля. Манжета 5 запобігає потраплянню пилу і бруду в порожнину циліндра.

Гідроциліндр моста керованих коліс ( рисунок 2, б) має аналогічну будову.

Поршневий гідроциліндр гідропривода гальм має дещо іншу будову і принцип дії порівняно з описаними вище. Будову колісного гідроциліндра показано на рисунку 3.

Принцип дії. При подачі робочої рідини від насоса (головного циліндра) по трубопроводу в порожнину між поршнями 3 циліндра 4 поршні розходяться в обидва боки і штовхачами 8 діють на колодки гальм, розтягуючи їх пружину. При цьому колодки розходяться і гальмують колесо.

Рисунок 3 - Колісний поршневий гідроциліндр гальм: 1 - гумовий ковпак; 2 - манжета; 3 - поршень; 4 - циліндр; 5 - пружина; 6 - ковпак клапана; 7 - перепускний клапан; 8 - штовхач

Плунжерним гідроциліндром називають циліндр з робочою камерою, утвореною робочими поверхнями корпусу і плунжера. Такі циліндри однобічної дії. Будову їх показано на рисунку 4.

Принцип дії. При сполученні напірної лінії гідропривода із штуцером 2 плунжер 5 під дією сили тиску рідини переміщується вправо. Якщо порожнину гідроциліндра сполучити через штуцер 2 зі зливною лінією гідропривода, плунжер під дією сили тяжіння робочого органа чи інших зовнішніх сил переміщується вліво у вихідне положення. Плунжерні гідроциліндри комбайнів, жаток та інших сільськогосподарських машин виконані за однією й тією самою конструктивною схемою.

Виняток становлять лише спеціальні гідроциліндри, наприклад, варіатора мотовила, молотильного барабана тощо.

б) в)

Рисунок 4 - Плунжерні гідроциліндри: а - піднімання жатної частини комбайнів «Нива», «Енисей»; б - піднімання мотовила і закриття клапана копнувача комбайнів «Нива», «Енисей»; в - умовне позначення на принципових схемах; 1 - денце плунжера; 2 - штуцер; 3- мідна прокладка; 4 - гільза; 5 - плунжер; 6 - головка гільзи; 7,8 - гумові кільця; 9 - манжета; 10 - головка плунжера; 11 - денце; 12 - упорне кільце.

Плунжерні гідроциліндри відрізняються від поршневих простотою конструкції. Недоліком є нестійкість плунжера внаслідок наявності тільки одної опори плунжера в циліндрі.

Розрахунок основних їх параметрів аналогічний розрахунку параметрів поршневих гідроциліндрів.

Телескопічним гідроциліндром називають циліндр з робочою камерою, утвореною поверхнями корпусу і декількох концентрично розміщених поршнів або плунжерів, що переміщаються відносно один одного (рисунок 5).

Повний хід вихідної ланки такого циліндра дорівнює сумі ходів кожного поршня або плунжера відносно суміжного. Телескопічні гідроциліндри застосовують тоді, коли при невеликій довжині корпусу потрібно мати великий хід вихідної ланки і немає обмеження товщини корпусу.

а) б)

Рисунок 5 - Телескопічний гідроциліндр: а- конструктивна схема, б-умовне позначення на принципових схемах; 1 і 2 поршні зі штоком.

Тандем-циліндри застосовують в такому разі, коли необхідно мати значні зусилля на штоці і не обмежена довжина циліндра, а обмежена можливість застосування циліндрів великих діаметрів. Схему такого гідроциліндра показано на рисунку 6.

а)

б)

Рисунок 6 - Тандем-циліндри

Зусилля F на штоці тандем-циліндра визначають за залежністю (1)

F= P * (S1+S2), (1)

де Р - тиск рідини, що підводиться до гідроциліндра,

S1, S2 - площа відповідно першого і другого поршнів.

(2)

де Q - витрата рідини.

Нині такі гідроциліндри в гідроприводах сільськогосподарської техніки застосовують недостатньо широко. Їх використовують в системах дублювання керування літаків та залізничного транспорту.

Сильфонні гідроциліндри (рисунок 7, а) застосовують при незначних переміщеннях штока 1, переважно у приладах гідроавтоматики.

Сильфони 2 виготовляють із металів, а при незначних тисках рідини - із гуми, фторопласту тощо. Зовнішній діаметр сильфона може бути від 5 до 250 мм, робочий тиск 0,20 - 15 МПа.

Мембранні гідроциліндри (рисунок 7, б) також застосовують при незначних переміщеннях штока як виконавчі механізми гідроавтоматики. Робочу камеру в таких циліндрах утворено корпусом 3 і мембраною 4.

а) б)

Рисунок 7 - Схеми гідроциліндрів: а - сильфонного; б - мембранного.

Загальні вимоги до гідроциліндрів (основні):

- поршні і плунжери циліндрів під статичним зусиллям мають плавно переміщуватись на всій довжині ходу;

- не допускаються бічні навантаження на штоки циліндрів;

- зовнішні підтікання робочої рідини через ущільнення не допускаються; на рухомих поверхнях допускається наявність оливової плівки;

- внутрішні перетікання рідини із однієї порожнини в іншу мають бути мінімальними;

- робочі поверхні елементів гідроциліндрів мають бути стійкими до зношення і корозії.

Маркування гідроциліндрів



Відповідно до ГОСТ 8755-80 виготовляються гідроциліндри трьох виконань, які позначаються цифрами 2,3,4, для номінальних тисків 14,20, 25 мПа.

В групи виготовлення 2 входять гідроциліндри діаметрами:55, 75, 90, 100, 110 мм;

В групу виготовлення 3 входять гідроциліндри діаметрами: 50, 60, 63,80,100, 125 мм;

В групу виготовлення 4 входять гідроциліндри діаметрами:63,80 і 100 мм.

Матеріали для поршневих гідроциліндрів. Корпуси (гільзи) циліндрів виготовляють із стальних безшовних гарячекатаних труб зі сталі 35 і 45, легованих сталей 30ХГСА і 12Х18Н9Т і алюмінієвих сплавів Д16Т. Шорсткість внутрішньої поверхні після хонінгування або розкатки кульками чи роликами має бути Rа = 0,10 мкм.

Штоки виготовляють із стальних поковок 40Х або 30ХГСА. Перед шліфуванням виконують поверхневе гартування до НRС 38-40. Шорсткість поверхні Rа = 0,05 мкм.

Поршні циліндрів виготовляють із сталей 35 і 45. Шорсткість поверхні після обробки Rа = 0,80-0,40 мкм.

Питання для самоконтролю

1. Що таке гідроциліндр?

2. Призначення гідроциліндрів.

3. Типи гідроциліндрів.

4. У яких випадках використовують тандем-гідроциліндри?

5. У яких випадках застосовують телескопічні гідроциліндри?

6. Наведіть формулу для розрахунку сили гідроциліндра.

Лабораторна робота № 6

Робочі рідини

Мета роботи: вивчення паспортних даних робочих рідин. Методика перевірки якості робочих рідин.

Основні властивості робочих рідин

Робочі рідини в гідроприводах є робочим тілом (енергоносієм). Завдяки їм встановлюється зв'язок між насосом і гідродвигунами. Крім того, робоча рідина виконує змащувальні функції, захищає деталі від корозії і виносить із гідропристроїв продукти зношення.

В зв'язку з цим роботоздатність гідропривода, його надійність і довговічність значною мірою залежать від типу робочої рідини, її властивостей і стану в процесі експлуатації.

Густиною рідини називають масу рідини в одиниці її об'єму

, (1)

де m - маса рідини, кг; V - об'єм рідини, м3. Одиниця вимірювання густини - кг/м3.

Питома сила тяжіння ? - це сила тяжіння одиниці об'єму рідини

, (2)

де G - сила тяжіння рідини, Н. Одиниця вимірювання питомої сили тяжіння - Н/м3.

Оскільки G=mg, та враховуючи залежність (31), отримаємо

, (3)

де g - прискорення вільного падіння.

Стисливість рідини характеризується коефіцієнтом об'ємного стиснення (об'ємної деформації) , який є відносним зменшенням об'єму V при зміні тиску Р на одиницю,

(4)

Одиницею вимірювання в системі СІ є квадратний метр на

Ньютон(м2/Н= 1/Па).

Величина, зворотна , називається модулем пружності рідини Е.

Стисливість робочої рідини -- явище негативне для об'ємного привода, оскільки на стиснення безповоротно витрачається енергія. Стисливість знижує жорсткість гідропривода, може бути причиною автоколивань в ньому, створює запізнення в спрацюванні гідроапаратури.

Стисливість рідини залежить від температури і тиску, за яких працює сільськогосподарська техніка (T до 80°С, Р до 35 МПа), стисливість змінюється незначно. Тому в практичних розрахунках такими незначними змінами нехтують. Об'ємний модуль пружності для робочих рідин перебуває в межах 500 - 2500 МПа, для оливи АМГ-10 становить 1320 МПа, а для турбінної оливи - 1720 МПа.

Температурне розширення робочої рідини характеризується коефіцієнтом температурного розширення T, який відносною зміною об'єму V рідини при зміні температури Т на 1 °С

(5)

Для робочих рідин гідроприводів T приймають, як правило, незалежним від температури, а збільшення тиску до 60 МПа зумовлює збільшення T на 10 - 20 %.

Коефіцієнт T зі зменшенням густини нафтопродуктів від 920 до 700 кг/м3 збільшується від 0,00060 до 0,00082. Для більшості рідин коефіцієнт T зменшується зі збільшенням тиску.

Температура застигання (загущення) робочої рідини - це температура, за якої частинки рідини втрачають рухливість без фазових змін рідини і без переходу у тверде тіло.

Температурою спалаху називають температуру, до якої необхідно нагріти рідину, щоб її пара в суміші з повітрям спалахнула при піднесенні полум'я.

В'язкість - властивість робочої рідини чинити опір відносному руху його шарів при дії зовнішніх сил, тобто вона характеризує внутрішнє тертя рідини. Від в'язкості залежить швидкість руху рідини в зазорах, наявність плівки рідини на поверхнях рухомих деталей, що стикаються, заїдання запірних елементів гідророзподільників, клапанів та їх зношення тощо.

В'язкість рідини збільшується при зменшенні температури, а також при збільшенні тиску.

Найбільш чутливі до зміни в'язкості рідини насоси. При високій в'язкості можливі неповне заповнення всмоктувального трубопроводу і зниження подачі, а при низькій в'язкості - різке збільшення втрат (просочування) та інтенсивності зношення деталей.

Марку робочої рідини за в'язкістю вибирають залежно від кліматичної зони і пори року. Взимку слід застосовувати сорти рідини з меншою в'язкістю.

В розрахунках об'ємного привода широко використовують кінематичну в'язкість робочої рідини, якою є відношення динамічної в'язкості до густини

(6)

Кінематичну в'язкість виражають у стоксах (Ст) або в сантистоксах (сСт): 1 Ст=100 сСт=1 см2/с=10-4 м2/с, 1сСт=1мм2/c.

Кінематична в'язкість робочої рідини при підвищенні температури зменшується, а при підвищенні тиску і постійній температурі - збільшується.

Газоповітряні складові робочої рідини можуть бути як у розчиненому, так і у нерозчиненому стані у вигляді бульбашок.

Розчинений в рідині газ призводить до інтенсивного її окиснення, руйнування гумових деталей гідропристроїв гідропривода. Розчинність газу у рідині залежить від тиску, температури і типів рідини та газу. Крім того, вона залежить від величини поверхні поділу і при інтенсивному перемішуванні (наприклад, незатопленим струменем при зливі у бак) насичення рідини газом різко збільшується.

Нерозчинений газ перебуває в механічній суміші з рідиною. Розміри пухирців газу - 0,4 - 0,8 мкм. У рідині працюючого гідропривода сільгоспмашин міститься 0,5 - 5 % пухирців нерозчиненого газу, а іноді до 12 - 15 %. Нерозчинені газоповітряні складові у рідині зумовлюють збільшення її стисливості, порушення безперервності потоку та зменшення змащувальної властивості. В цілому газоповітряні складові робочої рідини знижують її в'язкість і в багатьох випадках можуть повністю порушити роботу гідропривода.

Піноутворення - це виділення газу із рідини і утворення стійкої суміші рідини з газом - піни. На інтенсивність піноутворення впливає вода, що міститься в рідині, навіть у незначній кількості (0,1 %).

Піна - одна з причин шуму в роботі гідроприводів, зменшення об'ємного коефіцієнта корисної дії насоса та запізнення спрацьовування гідроапаратури.

Забруднення робочої рідини твердими домішками, водою, смолами і бактеріями відбувається в процесі роботи гідропривода, зберігання та її транспортування. Спостереження дослідників показують, що із 100 аварійних ситуацій у гідроприводах 90 випадків відбуваються внаслідок забруднення робочої рідини.

Як свідчать дослідження, на надійність роботи гідроприводів насамперед впливають частинки домішок певних розмірів. Встановлено 19 класів чистоти рідини, кожному із яких відповідає наявність певної кількості частинок різного діаметра в 100 см3 робочої рідини. В гідроприводах сільськогосподарської техніки необхідно забезпечити чистоту рідини не нижче 10-го класу для гідроприводів ведучих коліс самохідних машин і 15 - 20 класів - для інших гідроприводів (таблиця 1).

Отже, треба застосовувати тільки робочі рідини, рекомендовані для певного гідропривода і в процесі експлуатації підтримувати їх чистоту.

Таблиця 1-Класи чистоти робочих рідин, що використовуються в об'ємних гідроприводах

Клас чистоти рідини	Кількість частинок забрудненостей, шт., не більше, в об'ємі рідини 100 см3 при розмірі частинок, мкм	Маса частинок забрудненостей, % не більше
	5-10	10-25	25-50	50 - 100	100-200	волокна
10 15 16	16000 - -	8000 - -	800 25000 50000	100 3150 6300	25 800 1600	5 160 315	0,0008 0,016 0,032

Хімічна і механічна стійкість характеризує здатність рідини зберігати свої вихідні властивості під час експлуатації та зберігання.

Під час роботи гідропривода відбувається окиснення рідини, яке супроводжується випаданням із неї смол і шлаків, відкладанням на поверхнях гідропристроїв тонкого твердого нальоту, зниженням в'язкості і зміною кольору рідини. Продукти окиснення, маючи кислотні властивості, спричинюють корозію металів і знижують надійність роботи гідропристроїв. Інтенсивність окиснення підвищується з підвищенням температури рідини на поверхні контакту її з повітрям, а також з підвищенням вмісту в рідині розчиненого повітря, механічних домішок та води.

На окиснення робочих рідин також впливають конструкційні матеріали, з яких виготовлені гідропристрої і з якими рідина стикається. Так, у гідроприводах з трубопроводами із міді окиснення рідини в одних і тих самих умовах відбувається швидше, ніж у гідроприводах з трубопроводами зі сталі.

Окиснення робочої рідини характеризується кислотним числом, тобто кількістю гідрату окису калію в геліограмах, яка необхідна для нейтралізації одного грама рідини. Кислотне число менше одиниці вважається нормальним показником експлуатації робочої рідини, а високе кислотне число - наслідок недостатнього очищення рідини.

Механічна стійкість характеризується стабільністю в'язкості робочої рідини при дії на неї високих тисків. Багаторазова дія високого тиску зменшує в'язкість рідини. Для гідроприводів зміна в'язкості рідини допускається в межах 25 - 50 % від вихідної.

Сумісність робочої рідини з конструкційними матеріалами і особливо з матеріалами ущільнень має велике значення. Робочі рідини на нафтовій основі сумісні з усіма металами, застосовуваними в гідромашинобудуванні, і погано сумісні з ущільненнями, виготовленими із синтетичної гуми, шкіри. Синтетичні робочі рідини погано сумісні з деякими конструкційними матеріалами і несумісні з ущільненнями із оливостійкої групи.

Кавітація - процес порушення суцільності робочої рідини, зумовлений локальним падінням (зміною) тиску. При цьому в зоні падіння тиску збільшуються або виникають нові газові бульбашки з наступним їх руйнуванням (конденсацією) в зоні високого тиску. Процес супроводжується місцевими гідравлічними ударами, що призводять до появи шуму, вібрації, значних втрат енергії, а також до ерозії проточних частин гідропристроїв.

Кавітація виявляється в насосах, клапанах, дроселях, особливо у вхідному трубопроводі насосів. Звісно, таке явище небажане. Кавітація порушує нормальний режим роботи гідропривода, може вивести із ладу гідропристрої, а також зменшує коефіцієнт корисної дії гідропривода.

Для уникнення кавітації необхідно забезпечити у всіх точках гідросистеми тиск, який би перевищував тиск насиченої пари робочої рідини при її можливих експлуатаційних температурах. В разі необхідності деталі, які працюють в зонах вірогідно виникнення кавітаційних явищ, потрібно виготовляти з кавітаційностійких матеріалів з ретельною обробкою їх поверхонь.

Облітерація - явище, внаслідок якого під час руху робочої рідини по капілярних каналах зменшується їхній поперечний переріз. Облітерація зумовлюється осаджуванням поляризованих молекул рідини і твердих частинок на поверхні капіляра. Залежно від тиску, хімічних і фізичних властивостей рідини і стінок капіляра може утворюватися шар 0,05 - 10 мкм завтовшки. При розмірах капіляра чи щілини, наближених до товщини такого шару, може статися повне зарощення поперечного перерізу, через що різко зростають сили, необхідні для переміщення запірних елементів розподільників, зменшується чутливість систем стеження тощо.

Одним із методів усунення облітерації є надання запірному елементу розподільника зворотно-поступального або кутового переміщення з великою частотою і малою (в декілька мікрометрів) амплітудою.

Характеристики робочих рідин

В гідроприводах застосовують робочі рідини на нафтовій основі, водомасляні емульсії, суміші та синтетичні рідини.

Робочі рідини на нафтовій основі отримують із мінеральних масел з добавкою до них присадок, які поліпшують фізичні властивості основи. Такі рідини застосовують у об'ємних гідроприводах тракторів і сільськогосподарських машин.

Водомасляні емульсії - це суміш води і мінерального масла. Емульсії застосовують у гідроприводах машин, що працюють в пожежобезпечних умовах, і в машинах, де є потреба у великій кількості рідини (наприклад, в гідравлічних пресах).

Суміші різних сортів мінеральних масел з гасом, гліцерином тощо застосовують для отримання робочих рідин з певною в'язкістю.

Синтетичні рідини -- це рідини на силіційорганічній основі (силікони), їх застосовують в гідроприводах машин, що працюють у складних температурних режимах (при 1 - +60...+350 °С).

Як зазначалось вище, в об'ємних гідроприводах сільськогосподарської техніки застосовують робочі рідини на нафтовій основі із мінеральних масел.

Для об'ємного гідропривода ведучих коліс кормозбиральних машин типу КСК-100 і КПС-5Г, коренезбиральної машини КС-6Б, картоплезбирального комбайна КСК - 4 і комбайнів «Славутич», «Дон-1500», «Херсонець-200» та інших рекомендовані спеціальні масла МГЄ-46В ТУ 38.001347-83 (М - мінеральне, Г - для гідрооб'ємних приводів, Є - єдині для систем однієї групи, 46 - кінематична в'язкість при 40 °С, мм2/с, В - група за експлуатаційними властивостями для систем з тиском рідини понад 25 МПа). Приблизно такі самі характеристики мають і масла марки А (ТУ 3810179-71) та ЕШ (ГОСТ 10363-78).

Для гідропривода керування положенням робочих органів, привода активних робочих органів і рульових керувань рекомендовано масла М-10В2, М-10Г2 (ГОСТ 8581-78) (літнє при максимально доступній температурі +80 °С); М-8В2, М-8Г2 (ГОСТ 8581-78), М-8А (ГОСТ 10541-78) (зимове - при максимально доступній температурі + 65 °С). Ці марки масел застосовують і в системах мащення автотракторних дизелів СМД-17К, СМД-64, СМД-72, СМД-31 та ін.

У марках масел буква М -- означає, що це масло моторне; цифра - в'язкість в мм2/с при 100 °С; букви В чи Г - для дизелів; буква А - масла без присадок або вмістом їх у невеликій кількості; відсутність цифрового індексу у групах В і Г свідчить про те, що оливи універсальні, тобто можуть застосовуватись як в карбюраторних, так і в дизельних двигунах.

Наприклад, марка масел М-10В2 означає: М - моторне; 10 мм2/с - в'язкість при 100 °С; В - для середньофорсованих дизелів; 2 - тільки для дизелів.

Для аксіально-поршневих гідромашин застосовують масла: влітку - веретенну АУ (ОСТ 38.01412-86), індустріальну И-20А та И-30А (ГОСТ 20799-88), взимку - ВМГЗ (ТУ 38.101479-84).

Враховуючи, що будь-яка сільськогосподарська машина призначена для певних умов експлуатації, треба використовувати робочі рідини, рекомендовані інструкціями з експлуатації певної машини. Невиконання цих умов може призвести до непередбачених несправностей гідропривода (близько 80 %).

Рекомендовані робочі рідини залежно від галузі їх використання наведено в таблиці 2.

Таблиця 2-Рекомендації до використання робочих рідин

Галузь використання	Рекомендовані робочі рідини
Сільськогосподарська техніка (трактори, сільськогосподарські машини)	М-10В2, М-10Г2, М-8В2, М-8Г2, МГЄ-46В, ЕШ, А, И-20А, И-ЗОА, ВМГЗ
Металорізальні верстати, промислові роботи, гнучкі виробничі системи	Індустріальна И (ИГП), веретенна АУ, Турбінні Т22, ТЗО
Гірничодобувні машини	Індустріальні, трансформаторне, водомасляні емульсії
Турбіни	Турбінні Т22, ТЗО, Т46 та з присадками Тп-22, Тп-30, Тп-46
Будівельно-дорожні машини	Індустріальні И-12А, И-20А, И-40А; трансформаторна; АУП
Ковальське пресове обладнання	Циліндрова, водомасляні емульсії АУП, МВП, 132-10, АМГ-10

Робочі рідини, використовувані у гідроприводах, мають відповідати вимогам, головні з яких такі:

* робоча рідина має бути пожежобезпечною та нешкідливою для обслуговуючого персоналу;

* мати добрі змащувальні властивості при мінімальній кількості механічних домішок;

* не мати водорозчинних кислот, лугів та води, а вода, що потрапила в рідину, повинна легко відокремлюватися;

* в робочій рідині не повинно бути значної кількості розчиненого повітря, а при робочих температурах не повинні утворюватись пари;

* оптимальна в'язкість рідини, оскільки мала в'язкість призводить до збільшення втрат рідини, а велика -- до збільшення втрат на тертя;

* висока температура спалаху.

Питання для самоперевірки

1. Які робочої рідини використовуються в об'ємному гідроприводі?

2. Що таке в'язкість робочої рідини?

3. Що таке густина робочої рідини?

4. Що таке кавітація?

5. Що таке облітерація?

6. Що таке температура спалаху робочої рідини?

7. Що таке температура застигання?

Додаток

Визначення основних параметрів гідромашин. Насоси. Подача насоса дійсна

, (1)

де V - робочий об'єм насоса (за один оберт);

n - частота обертання насоса;

- об'ємний ККД насоса ( враховує внутрішні перетоки робочої рідини з порожнини нагнітання в порожнину усмоктування).

Подача насоса теоретична

(2)

Потужність насоса (корисна теоретична, що створюється насосом робочої рідини)

, (3)

де - перепад тиску на вході і виході з насоса (при відсутності таких даних звичайно приймають номінальний тиск насоса).

Потужність насоса (теоретична), необхідна для привода насоса, тобто споживана насосом від приводного двигуна

, (4)

де - повний ККД насоса,

, (5)

- механічний ККД, що враховує втрати, які виникають при поверненні і переміщенні робочих деталей відносно один одного;

- гідравлічний ККД, що враховує втрати тиску, які виникають при русі робочої рідини по внутрішніх каналах гідроустаткування.

Якщо виражено в МПа, Q - у л/хв, то формула для визначення N - у кВт буде мати вид

. (6)

Крутний момент на валу насоса

(7)

де N у кВт, n - у об/хв.

Гідромотори

Витрата гідромотора (фактична)

(8)

Витрата гідромотора (теоретична)

 (9)

Потужність, споживана гідромотором

(10)

Корисна потужність гідромотора:

(11)

де - ККД гідромотора, чи

, (12)

де M - крутний момент, Нм,

n - частота обертання, об/хв.

Дійсний момент (Нм), що розвивається гідромотором

, (13)

де V - в см3, - в МПа.

Гідроциліндри. Робочі площі поршнів - SП

- з боку поршневої порожнини

(14)

з боку штокової порожнини

(15)

Зусилля на штоці гідроциліндра без урахування сил тертя та інерції

F=?P•SП, (H), (16)

де ?P=Р1-Р2 - перепад тисків в порожнинах гідроциліндра, мПа,

SП - площа поршня, мм2.

Фактичне зусилля на штоці гідроциліндра

Fф=F•?м, (17)

де ?м - механічний ККД, ?м=0.85-0.95.

Швидкість руху штока при подачі робочої рідини в поршневу порожнину гідроциліндра

(18)

де Q - подача робочої рідини, л/c;

?V - об'ємний ККД гідроциліндра;

D - діаметр поршя, мм.

Швидкість руху штока при подачі робочої рідини в штокову порожнину гідроциліндра

(19)

Час повного ходу поршня при нагнітанні робочої рідини в поршневу порожнину

, (20)

де t - час повного ходу поршня, с;

V - швидкість руху поршня, м/с;

D - діаметр поршня, мм;

L - хід поршня, мм;

Q - номінальна подача насоса, л/с.

Час повного ходу поршня при нагнітанні робочої рідини в штокову порожнину гідроциліндра

(21)

Потужність, підведена до гідроциліндра

(22)

де N - потужність, кВт;

- різниця тисків у порожнинах гідроциліндра, МПа;

Q - номінальна подача насоса, л/хв;

- загальний ККД гідроциліндра;

.

Основні силові і швидкісні параметри об'ємних гідроприводів

Тиск робочої рідини

, (23)

де F - сила; S - площа.

Об'ємна витрата рідини

, (24)

де V - об'єм; t - час;

S - площа поперечного перерізу;

Vср - середня швидкість течії рідини.

Потужність гідропривода

, (25)

де A - робота.

Швидкість вихідної ланки

, (26)

де Q - витрата робочої рідини;

S - площа перетину вихідної ланки.

Співвідношення між деякими позасистемними одиницями

Співвідношення між одиницями тиску

1Па = 1 Н/м2	1 мм вод.ст. = 9,81 Па
1 бар = 105 Па	1 мм вод.ст. = 10-4 кгс/см2
1 бар = 1,02 кгс/см2	1 мм рт.ст. = 133,3 Па
1 МПа = 106 Па	1 мм рт.ст. = 1,35*10-3 кгс/см2
1 МПа = 10,2 кгс/см2	1 кгс/см2 = 736 мм рт.ст.
1 кгс/см2 = 9,81*104 Па	1 кгс/см2 = 0,1 Мпа

Співвідношення між одиницями сили

1 H = 0,102 кгс	1 кгс = 9,81 Н
1 Н = 105 дин	1 дин = 10-5 Н

Співвідношення між одиницями потужності

1 Вт = 0,102 кгс*м/с	1 кгс. м/с = 9,81 Вт
1 Вт = 107 ерг/з	1 ерг/з = 10-7 Вт
1 Вт = 0,239 ккал/з	1 кал/з = 4,186 8 Вт
1 Вт = 1,36 -10-3 л.с.	1 л.с.= 736 Вт
1 кВт = 1000 Вт	1 л.с. = 0,736 кВт

Співвідношення між одиницями об'ємної витрати і подачі насоса

1 м3/с = 6 * 10 4 л/хв	1 л/хв = 1,67 10-5 м3/с
1 дм3/с = 60 л/хв	1 л/хв = 1,67*10-2 дм3/с
1 см3/с = 6*102 л/хв	1 л/хв = 16,7 см3/с
1 см3/с = 3,6*10-2 м3/год	1 л/хв = 103 см3/хв.
1 см3/с = 10-6 м3/с	1 л/хв = 10-6 м3/хв.

Співвідношення між одиницями динамічної в'язкості

1 Па•с = 10П 1П = 0,1 Па•с

1 Па•с = 0,102 кгс/м2 1 кгс/м2 = 9,81 Па•с

Співвідношення між одиницями кінематичної в'язкості

1 м2/с = 10 4 Ст	1 Ст = 10-4 м2/с
1 м2/с = 106 сСт	1 сСт = 10-6 м2/с
1 м2/с = 1 сСт	1 сСт = 1 мм2/с

Умовні графічні позначення гідропристроїв. Гідропривод

Рисунок 1 - Умовні графічні позначення гідравлічних насосів і двигунів:

I - насос постійної подачі: а - з постійним напрямком потоку робочої рідини;

б - з реверсивним; 2 - насос з регульованою подачею; а - з постійним напрямком потоку робочої рідини; б - з реверсивним; 3 - гідромотор: а - загальне позначення; б - не регульований з постійним напрямком потоку робочої рідини;

у - нерегульований з реверсивним потоком; 4 - гідромотор регульований з реверсивним потоком робочої рідини; 5- насос-мотор при будь-якому напрямку потоку; 6 - поворотний гідродвигун; 7 - гідроциліндр (загальне позначення);

8 - гідроциліндр однобічної дії: а - поршневий без указівки способу повернення штока 6 - плунжерний; 9 - поршневий гідроциліндр двосторонньої дії:

а - з однобічним штоком; б - із двостороннім штоком; 10 - насос аксіально-поршневий; 11 - насос ручної; 12 - насос шестеренний; 13 - насос кривошипно-поршневої; 14 - насос відцентровий лопатевої; 15 - насос струминний.



Рисунок 2 - Умовне графічне позначення елементів гідроапаратури:

1 - робоча позиція рухливого елемента розподільника дискретної дії;

2 - розподільник без ліній зв'язку: а - двохпозиційний; б - трьохпозиційний;

3 - розподільник з лініями зв'язку; а - двох секційний; б - трисекційний;

4 - робітники позиція рухливих елементів розподільника з зображенням напрямку робочої рідини; 5 - чотирьохходовий (чотирилінійний) двохпозиційний розподільник з керуванням; а - від рукоятки з пружинним поверненням; б - від двох електромагнітів; в - чотирьохходовий (чотирьохлінійний) трьохпозиційний розподільник з керуванням від рукоятки з пружинним поверненням;

7 - чотирьохходовий (чотирилінійний) чотирьох позиційний розподільник із пружинним поверненням; 8 - чотирьохходовий (чотирилінійний) трьох позиційний розподільник зі електрогідравлічним керуванням; 9 - клапан запобіжний прямої дії; 10 - клапан запобіжний непрямої дії (розгорнуте позначення); 11- клапан редукційний; 12 - клапан перепаду тисків; 13 - клапани співвідношення витрати робочої рідини: а - суматор потоку; б - дільник потоку;

14 - дросель регульований; 15 - зворотний клапан; 16 - двосторонній гідравлічний замок.



Рисунок 3 - Умовні графічні позначення кондиціонерів і гідроємностей: 1- кондиціонери: а - фільтр; б - охолоджувач; в - сапун; 2 - акумулятори; а - без указівки принципу дії; б - пружинний; в - пневмогідравлічний; 3 - баки: а - під атмосферним тиском; б - із внутрішнім тиском вище атмосферного; в - із внутрішнім тиском нижче атмосферного.

Рисунок 4 - Умовні графічні позначення елементів трубопроводу: I - трубопровід (загальне позначення); 2 - з'єднання трубопроводів; 3 - перехрещування трубопроводів; 4 - гідролінії: а - усмоктування ; нагнітання; зливу; б - керування; в - дренажу; 5 - рукав; 6 - з'єднання трубопроводів: а - фланцеве; б - штуцерне різьбове; 7 - лінії: а - напірна; б - зливальна; 8 - швидкоз'ємна муфта без зворотних клапанів; 9 - швидкоз'ємна муфта з зворотними клапанами; 10 - місце гідравлічного опору в лінії; 11 - місце видалення повітря.

Література

1. Погорілець, О.М. Гідропривод сільськогосподарської техніки: підруч./ О.М. Погорілець, М.С. Волянський, В.Д. Войтюк, С.І. Пастушенко; за ред..

2. О.М. Погорільця. - К.: Вища освіта, 2004.-368 с.: іл. ISBN №966-8081-29-3

3. Гідравліка, сільськогосподарське водопостачання та гідропривод/ В.А. Дідур, О.Д. Савченко, С.І. Пастушенко, С.І. Мовчан. - Запоріжжя: Прем'єр, 2005. - 464 с.: іл.

4. Гидравлика, гидравлические машины и гидравлические приводы: справочник/ Т.М. Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некрасов, О.Б. Байбаков, Ю.Л. Кириловський - М.: Машиностроение, 1970-504 с.: ил.

5. Башта, Т.М. Обьемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем: учебник/ Т.М. Башта. - М.: Машиностроение, 1974-606 с.

6. Системи керування сільськогосподарських енергетичних засобів/ М.І.Салюкши, І.М. Бендера, М.М. Клєвцов та ін.; за ред. М.І. Салюкша, М.М. Клєвцова. - К.: Урожай, 1999. - 304 с.

Размещено на Allbest.ru

...