Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Южное отделение РАО

Себряковский технологический техникум

КОНСПЕКТ лекций

по курсу «Технологическое оборудование отрасли»

Гидро и пневмоприводы

Ю.В. Столбов

Волгоград 2010

Оглавление

Введение

Тема 1. Насосы

Тема 2. Специальные объёмные насосы

Тема 3. Гидропривод

Тема 4. Направляющая гидравлическая аппаратур

Тема 5. Аппаратура для регулирования и контроля давления

Тема 6. Аппаратура для регулирования расхода рабочей жидкости

Тема 7. Гидравлические аккумуляторы

Тема 8. Пневмоприводы. Введение

Тема 9. Узел подготовки сжатого воздуха

Тема 10. Пневмопривод

Тема 11. Направляющая пневмоаппаратура

Тема 12. Регулирующая пневмоаппаратура

Лабораторная работа №3

Литература

Введение

Широкая автоматизация технологических процессов на основе применения высокопроизводительного, точного и надежного автоматизированного оборудования не возможна без использования гидравлических и пневматических систем.

В пневматических приводах используют двигатели, в которых механическое движение получается за счет использования энергии сжатого воздуха. Наиболее распространенный пневмодвигатель поступательного движения -- пневмоцилиндр, отличающийся простотой конструкции, невысокой стоимостью и достаточной надежностью. Ограничением для применения пневмоприводов является использование в качестве рабочей среды сжатого воздуха. Из-за значительной сжимаемости воздуха затруднено регулирование и поддержание заданной скорости движения, получение равномерного движения рабочего органа при малых скоростях перемещения. Наибольшее распространение получили пневмоприводы, работающие при давлении около 0,4ч0,6 МПа. Указанные особенности пневмопривода определили область его наиболее рационального применения в станках -выполнение вспомогательных перемещений, а в промышленных роботах - рабочих перемещений узлов. В некоторых случаях используют и системы управления, построенные на пневматических логических элементах.

В гидравлических приводах для получения механического движения используют давление жидкости. Высокая подвижность и малая сжимаемость жидкостей позволяют с помощью простого по конструкции двигателя поступательного движения -- гидроцилиндра - выполнить практически все требования, предъявляемые к движению рабочих органов: по скорости, равномерности движения, усилиям, частоте переключений и др. Рабочие давления жидкости в гидроприводах значительно выше, чем давление сжатого воздуха в пневмоприводах, поэтому габаритные размеры гидравлических исполнительных механизмов соответственно меньше, чем пневматических. Гидравлические двигатели вращательного движения также имеют меньшие размеры и массу на единицу мощности по сравнению с электродвигателями.

Гидравлический привод удобно сочетается с другими типами приводов, электронными системами, а также имеет и другие преимущества, благодаря которым гидропривод является эффективным средством автоматизации устройств, способствующих их более эффективному использованию.

Тема 1. Насосы

1. Основные понятия и классификация насосов.

Насосом называют гидравлическую машину, предназначенную для создания потока рабочей жидкости и сообщения ему энергии.

Схема насосной установки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Насосным агрегатом называется агрегат, состоящий из насоса или нескольких насосов и приводящего двигателя, соединенных между собой.

В соответствии с ГОСТ 17398-72 видов насосов по принципу действия и конструкции насчитывают до 130 наименований.

По виду рабочей камеры насоса и сообщения ее со входом и выходом различают два основных класса насосов:

динамические

объемные.

К динамическим относятся насосы лопастные, электромагнитные и трения. В этих насосах жидкая среда перемещается под силовым воздействием на нее в камере, постоянно сообщающейся со входом и выходом насоса.

К объемным относятся насосы возвратно-поступательные, роторные, крыльчатые и др. В этих насосах жидкая среда перемещается путем периодического изменения объема занимаемой ею камеры, попеременно сообщающейся со входом и выходом насоса.

2. Объёмные насосы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Насос простого действия.

Производительность:

Действительная производительность:

з - (0,8ч0,9) объёмный коэффициент полезного действия насоса, учитывающий уменьшение производительности по сравнению с теоретической.

Процессы всасывания и нагнетания в поршневых насосах происходят периодически, следовательно движение жидкости неравномерное, а это в свою очередь определяет основные недостатки поршневых насосов:

- неравномерность подачи,

- цикличные нагрузки на все части насосной установки, и как

следствие - шум, быстрый износ деталей.

Установка маховика сглаживает пульсирующую нагрузку.

Действительное количество жидкости меньше теоретического по следующим причинам:

1. клапаны, всасывающий и нагнетающий открываются и закрываются с опозданием;

2. уплотнения основных деталей насоса могут иметь неплотности;

жидкость просачивается со стороны нагнетания, - со стороны всасывания подсасывается воздух, который тормозит начало процесса т.к. сжимаем.

Имеет два всасывающих и два нагнетающих клапана, расположенных по обе стороны поршня. При движении поршня в право открываются клапана 1, 4 и закрываются 2, 6 в результате в левая часть рабочей камеры цилиндра заполняется, а из правой жидкость выдавливается. При движении поршня влево открываются клапана 2, 6 и закрываются 1, 4 в результате из левой часть рабочей камеры жидкость выдавливается, а в правую нагнетается.

Объём жидкости в левой части рабочей камеры цилиндра:

Объём жидкости в правой части рабочей камеры цилиндра:

f - площадь штока.

За один оборот насос подаст жидкость в объёме:

Тогда действительная производительность

Насосы тройного действия

Представляет собой три насоса простого действия, приводимые в движение от общего коленчатого вала. Кривошипы смещены друг относительно друга на 120°. Эти насосы имеют общую всасы-вающую и общую нагнетательную трубы.

Благодаря такому расположению кривошипов в любой момент один из трех насосов (цилиндров) всасывает, а другой -- нагнетает жидкость.

Достигается большая равномерность подачи, чем в насосе двойного действия, а также и большая равномерность нагрузки на двигатель. Поэтому маховик имеет размеры меньшие у насоса тройного действия, чем у насосов двойного действия.

Дифференциальные насосы.

Дифференциальным насос называется потому, что плунжер 7 по длине имеет два участка разных диаметров: D и d. При ходе плунжера вправо в камеру 2 всасывается жидкость через клапан 3; клапан 1 закрыт. В то же время плунжер выталкивает часть жидкости из камеры 5 в нагнетательную трубу 4. При перемещении плунжера влево всасывающий клапан 3 закрывается, и жидкость выталкивается через клапан 1. Часть жидкости выходит в нагнетательную трубу 4, а часть перекачивается в камеру 5. Цикл повторяется. Следовательно, дифференциальный насос за один двойной ход плунжера всасывает жидкость один раз, но додает ее в два приема. Поэтому дифференциальный насос обеспечивает большую равномерность подачи.

При движении плунжера вправо насос подает в нагнетательную трубу жидкость в объеме

При перемещении плунжера влево насос подает в нагнетательную трубу жидкость в объеме

Объем жидкости, подаваемой за один цикл,

Определим необходимое соотношение диаметров плунжера, при котором будет обеспечена наибольшая равномерность подачи жидкости. Объем жидкости, подаваемой за правый ход плунжера, должен быть равен объему жидкости, подаваемой за левый ход плунжера, т. е.

тогда F = 2f

или

Динамические насосы

Наибольшее распространение среди динамических насосов получили центробежные насосы ввиду простоты конструкции и удобства эксплуатации.

Главными частями центробежного насоса являются рабочее колесо 12 с изогнутыми лопатками, посаженное на валу, и неподвижный корпус 11 спиральной формы, изолирующий колесо от внешней среды.

Корпус насоса имеет патрубки 13 и 6 для присоединения его к всасывающему 4 и нагнетательному трубопроводу 8. Между всасывающим патрубком корпуса и колесом во избежание циркуляции жидкости внутри насоса устраивается лабиринтное уплотнение.

Центробежный насос в отличие от поршневого не может быть пущен в работу без предварительной заливки, так как возникающая при вращении рабочего колеса центробежная сила из-за небольшой плотности воздуха (по сравнению с плотностью жидкости) недостаточна для создания требуемого разрежения. Поэтому перед пуском всасывающий трубопровод и корпус насоса должны быть предварительно залиты жидкостью. Приемный клапан 2 служит для того, чтобы эта жидкость не уходила в резервуар 3, а приемная сетка 1 предохраняет насос от загрязнения.

При вращении рабочего колеса жидкость, залитая в насос перед его пуском, увлекается лопатками, под действием центробежной силы движется от центра колеса к периферии вдоль лопаток и подается через спиральную камеру в нагнетательный трубопровод.

Рабочее колесо состоит из двух дисков: первого 1 со втулкой, который насаживается на вал, и второго 2 в виде широкого кольца. Между дисками имеются лопатки 5, отогнутые назад относительно направления вращения колеса. Лопатки обрадуют криволинейные каналы. Толщина лопатки в колесе, отлитом из бронзы и стали (3ч5) мм, из чугуна (6ч10) мм. Число лопаток равно 2ч12 в зависимости от назначения и конструкции колеса.

Изображенное на рис. колесо называется закрытым. Если колесо не имеет переднего диска 2, то оно называется открытым. При большой разности между внутренним и внешним диаметрами колеса ввиду большого количества лопаток не все лопатки доходят до центра колеса, а через одну, чтобы не уменьшать живого сечения на входе в колесо.

Тема 2. Специальные объёмные насосы

1. Радиально - поршневой насос.

В цилиндрическом статоре 4 на неподвижной оси 3 эксцентрично вращается ротор 1. Ось 3 имеет две изолированные друг от друга полости:

- верхнюю всасывающую;

- нижнюю нагнетательную.

Ротор представляет собой блок радиально расположенных цилиндров, в которых перемещаются поршни 2. При вращении ротора 1 в пределах угла б₁ каждый из поршней, выдвигаясь из своего цилиндра, засасывает жидкость через каналы в полость всасывания; при дальнейшем повороте ротора на угол б₂ поршни входят обратно в свои цилиндры и подают жидкость в полость нагнетания. Таким образом, за один оборот ротора каждый поршень один раз всасывает и один раз нагнетает.

Способы крепления головок поршней к корпусу:

- центробежными силами,

- давлением масла от специального шестеренного насоса, приводимого от вала основного насоса,

- шарнирное крепление головок поршней к кольцевому пазу цилиндрического статора.

Число цилиндров в роторе 5,7 или 9. Количество поршней в одном ряду принимается нечетным для уменьшения пульсации подаваемой жидкости. Число рядов поршней 2ч6, следовательно, число поршней -- до 54.

Материал:

- ротор - чугун марки СЧ32-52, твердость не менее НВ180;

- поршни из шарикоподшипниковой стали марки ШХ15 с твердостью НRС 57 - 59.

Производительность:

Регулировать производительность насоса можно изменением эксцентриситета. Для этого статор 4 (корпус) делают подвижным относительно ротора. Перемещая статор влево, уменьшаем эксцентриситет и, следовательно, производительность - уменьшается.

При совмещении осей статора и ротора производительность равна нулю,

При дальнейшем смещении статора влево - полость всасывания становится полостью нагнетания и, наоборот,-- изменяется направление движения потока масла.

Таким образом, радиально-поршневые насосы допускают не только регулирование производительности, но и реверсирование. Последнее свойство используется для реверсирования гидродвигателей.

Эти насосы обратимы, т. е. при подаче в них масла под давлением другим насосом они превращаются в гидродвигатели вращательного движения.

Аксиально - поршневой насос.

Аксиально-поршневой насос состоит из ротора (блока цилиндров) 5, соединенного пространственным шарниром с наклонным валом. Поршни 4 цилиндров соединены с шайбой 2 шатунами 3. Число поршней 5, 7 или 9. При повороте вала вместе с ротором на пол-оборота поршень 4 всасывает жидкость через канал А, а расположенный сверху поршень нагнетает его в канал В. Таким образом, за полный оборот вала 1 поршень один раз всасывает и один раз нагнетает жидкость. Ротор 5 вращается относительно неподвижной распределительной плиты 6, в которой выполнены дуговые пазы А и В, соединенные соответственно с каналами всасывания а и нагнетания b. В процессе вращения ротора 5 цилиндры с поршнями последовательно проходят пазы всасывания А и нагнетания B, что обеспечивает непрерывное движение жидкости в нагнетательный трубопровод.

Производительность:

Регулирование производительности, достигается, изменением угла наклона б вала 1 (ход поршней). Как и радиально-поршневые, эти насосы также обратимы.

По сравнению с радиальными, осевые поршневые насосы при одинаковой производительности имеют меньший вес и размеры.

Пластинчатый насос.

В статоре 4 помещено статорное кольцо 3 овальной формы, внутри которого вращается от электродвигателя цилиндрический ротор 2. На роторе под углом к радиусу профрезерованы 12 канавок, в которые входят пластины 1. Статорное кольцо и ротор прикрыты с обеих сторон торцовыми уплотнитель-ными бронзовыми дисками, в которых профрезерованы дугообразные окна A;B;C;D. При вращении ротора лопасти прижимаются к внутренней поверхности статорного кольца под действием центробежной силы и давления жидкости (поджима), подведенного из полости нагнетания по радиальным и кольцевой канавкам к тыльной стороне пластин. По мере поворота ротора в зонах окон А и С пространство между двумя соседними пластинами увеличивается, образуется вакуум, происходит всасывание, а в зонах В и D объем уменьшается и происходит нагнетание жидкости. За один оборот ротора каждая пластина дважды всасывает и нагнетает. Поэтому насос - двойного действия.

Толщина лопастей (пластин) 2ч3 мм.

Пазы для пластин имеют наклон в сторону вращения ротора для предотвращения заклинивания. Наличие угла наклона лопастей допускает вращение ротора насоса только в одном направлении.

Условное обозначение насосов.

а - нерегулируемый насос;

б - насос регулируемый и имеет механизм управления по давлению;

в - регулируемых насосов с реверсивным потоком.

I. Общие сведения

Шестеренный насос состоит из двух широких цилиндрических зубчатых колес 1 и 3 плотного сцепления. Между колесами и корпусом насоса имеются небольшие зазоры. Первое колесо 1 вращается от электродвигателя, второе 3 от первого. Жидкость захватывается зубьями в направлении к стенкам корпуса, переносится во впадинах между зубьями со стороны всасывающего патрубка 2 в сторону нагнетательного патрубка 4; обратно жид-кость поступать не может, так как между зубьями обеспечено плотное сцепление.

Шестеренный насос

Шестеренные насосы применяются для подачи 0,25ч40 м³/ч. или 4ч660 л/мин жидкости при давлении нагнетания до (100ч150)Ч10⁵ Н/м² и выше. Частота вращения -- до 3000 об/мин. На шестеренные насосы имеется ГОСТ. Стандарт распространяется на насосы с подачей до 144 м³/ч и давлением нагнетания до 25Ч10⁵ Н/м². Стандарт не распространяется на насосы для станочных и других гидросистем, встроенные, являющиеся неотъемлемыми сборочными единицами машин.

Шестерни могут иметь прямые, косые и шевронные зубья. Число зубьев для наибольшей компактности обычно небольшое (8ч12, иногда больше). Чем меньше модуль, тем больше число зубьев.

При работе насоса иногда объем междузубовых впадин во всасывающей камере насоса не заполняется полностью, что приводит к уменьшению объемного к. п. д., износу насоса, вибрации его и к процессу кавитации. Во избежание этого окружная скорость не должна превышать 6ч8 м/с. Чем больше вязкость перекачиваемой жидкости, тем меньше должна быть частота вращения. Абсолютное давление во всасывающей полости должно быть больше давления, создаваемого центробежными силами, в противном случае жидкость не сможет заполнять впадины.

В шестеренном насосе возможно запирание жидкости в междузубовых впадинах, что вызывает повышение давления и увеличение нагрузки на зубья шестерен. Кроме того, жидкость в замкнутых объемах при этом нагревается и, так как зубья выходят из зацепления в сторону всасывающей камеры, где давление пониженное, из жидкости выделяются газы и пары. Последнее вызывает уменьшение подачи, кавитацию и ухудшение качества перекачиваемой жидкости (для масел). Для предупреждения запирания жидкости уменьшают ширину зуба, применяют косозубые шестерни, устраивают в шестернях радиальные разгрузочные каналы или в крышках - разгрузочные канавки. Однако косозубые колеса испытывают осевое усилие.

Шестеренные насосы применяются в основном для перекачивания вязких, но чистых жидкостей и используются в качестве масляных (смазочных), топливных, перекачивающих насосов и насосов для различных гидросистем управления и автоматики. Легкоплавкие массы (парафин при температуре 100°С и др.) перекачиваются шестеренными насосами, у которых крышки и корпус имеют специальные соединенные между собой полости, в которые подводится пар для обогрева.

Насосы просты по конструкции, не имеют клапанов, легкие и компактные, реверсивные (можно изменить направление подачи жидкости), обратимые и непосредственно соединяются с электродвигателями. Кроме того, они надежно работают при любой вязкости жидкости, сравнительно быстроходны, долговечны и обеспечивают практически равномерную подачу. При шевронной нарезке зубьев частоту вращения насоса можно увеличить.

Недостатками шестеренных насосов являются несколько пониженный к. п. д. (в связи с большими потерями мощности, расходуемой на преодоление трения внутри насоса), относительно невысокая производительность и повышенный износ от включенных в жидкость примесей. Эти насосы не регулируются по подаче, хотя регулирование в принципе можно осуществить.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Для увеличения производитель-ности применяются насосы с тремя (и более) шестернями. Действительная производительность из-за утечек несколько меньше удвоенной производительности одной пары шестерен. Чтобы повысить давление жидкости, шестеренные насосы выполняются многоступенчатыми.

Ввиду утечек жидкости подача от ступени к ступени в них уменьшается. При уменьшении потребления излишек жидкости в каждой ступени насоса сливается через перепускной клапан, отрегулированный на соответствующее давление. Однако при этом уменьшается общий к.п.д. насоса.

Для повышения и давления, и подачи в одном агрегате соединяются несколько групп шестерен, получается многопоточный насос высокого давления

Схема шестеренного насоса с параллельно-последовательными потоками жидкости.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разновидностями шестеренных насосов являются двухкулачковые и трехкулачковые насосы. Они применяются для перекачивания жидкостей под небольшим давлением - до 5Ч10⁵ Н/м².

Двухкулачковый и трехкулачковый насосы

Для вывода формулы производительности шестеренного насоса принимают, что объем головки зуба равен объему впадины (от начальной окружности к окружности впадин). За один оборот каждая шестерня нагнетает объем, равный объему кольца с диаметрами окружности выступов D, начальной окружности d и с шириной, равной ширине шестерен b.

Тема 3. Гидропривод

1. Общие сведения, классификация.

Применяемые в технике гидравлические двигатели делятся на:

- объемные;

- динамические.

В объемных гидродвигателях перемещение или угол поворота выходного звена двигателя прямо пропорциональны объему рабочей жидкости, прошедшей через его рабочие камеры.

В динамических гидродвигателях механическое движение выходного звена создается за счет использования в основном кинетической энергии потока рабочей жидкости.

Примером такого двигателя может служить турбина, на лопасти которой направляется струя жидкости под давлением. Динамические гидродвигатели применяют в приводах большой мощности, таких как трансмиссии автомобилей, тепловозов и др.

В зависимости от характера движения выходного звена гидродвигатели делятся:

- поступательного движения;

- вращательного движения;

- поворотные.

В гидродвигателях поступательного движения (гидроцилиндры различных конструкций), выходное звено (шток или плунжер) может перемещаться возвратно-поступательно в пределах максимального хода.

В гидродвигателях вращательного движения - выходное звено (вал) может вращаться в обе стороны.

В поворотных гидродвинателях выходное звено (вал) поворачивается в пределах некоторого угла, не более 360 гр.

2.

Гидропривод поступательного движения.

1 - задняя крышка;

2; 9; 21; 24 - канал;

3 - игольчатый дроссель;

4 - уплотнительное кольцо;

5 - гильза;

6 - поршневые кольца;

7 - поршень;

8 - передняя крышка;

10 - направляющая втулка;

11 - шток;

12 - резиновое кольцо;

13 - фланец;

14 - манжета;

15 - гайка;

16 - шпилька;

17; 20 - рабочие камеры;

18 - гайка;

19 - хвостовик;

22 - подпружиненный шарик (обратный клапан);

23 - расточка задней крышке;

25 - заглушка.

Конструкция и работа:

Гильза 5 с крышками, (задняя 1 и передняя 8) стянуты между собой с помощью шпилек 16 и гаек 15, образуют замкнутое внутреннее пространство, разделенное подвижной перегородкой в виде поршня 7 на две рабочие камеры (полость) 17 и 20. Поршень жестко соединен со штоком 11, который проходит наружу через крышку 8.

Если подводить рабочую жидкость под давлением в канал 2, то она начинает заполнять полость 20, давит на поршень и перемещает его вправо. При этом объем полости 17 уменьшается и жидкость вытесняется в канал 9.

Гидроцилиндры могут иметь встроенные устройства для торможения поршня и штока в конце хода.

При подводе жидкости под давлением через канал 9 в полость 17 поршень и шток перемещаются влево. При этом жидкость из полости 20 вытесняется в канал 2 в основном через расточку 23 в крышке 1 и частично через канал 24 и щель между иглой дросселя 3 Проход жидкости из полости 20 через канал 21 в расточку 23 перекрыт обратным клапаном, выполненным в виде подпружиненного шарика 22.

В конце хода хвостовик 19 входит в расточку 28, плавно перекрывая проход жидкости из полости 20 в расточку с этого момента жидкость из полости 20 может вытесняться в канал 2 только через канал 24. Движение поршня и шток замедляется, т. е. происходит плавное торможение, и остаток пути они перемещаются с замедленной скоростью, которую регулируют игольчатым дросселем 3.

При движении поршня вправо жидкость под давлением проходит из канала 2 в полость 20 сначала через обратный клапан и канал 21, а после выхода хвостовика 19 из расточки 23 - через эту расточку напрямую. Заглушка 25 с конической резьбой, обеспечивает герметичное перекрытие канала и служит для перекрытия каналов в гидроустройствах при давлениях рабочей жидкости до 20 МПа и более.

Классификация и условные обозначения гидроцилиндров.

1. По виду рабочего органа:

- поршневой;

- плунжерный.

2. По способу крепления:

- с жестко закрепленным штоком;

- с жестко закрепленным цилиндром.

3. По количеству штоков:

- с одним штоком;

- с двумя штоками;

- с телескопическим штоком.

4. По способу подвода жидкости:

- с подводом жидкости через крышку;

- с подводом жидкости через шток;

5. По характеру действия:

- одностороннего действия;

- двухстороннего действия.

Гидропривод вращательного движения.

Аксиально -- поршневой гидромотор.

Конструкция работа:

Корпус 4 с крышками 3 и 10 образует внешний неподвижный контур гидромотора, внутри которого расположены подвижные детали: вал 1, соединен через шпонку с барабаном 8. В барабане по окружности проточены цилиндрические отверстия в которых вставлены плунжера 7, оси которых расположены параллельно оси вала. С помощью пружины 6 барабан 8 поджимается к крышке-распределителю 10, и замыкает соединения цилиндрических отверстий барабана с дуговыми пазами 13; 14 крышки - распределителя. Рабочая жидкость под давлением р₁ и р₂ поступает сразу в оба канала, направление вращение вала зависит от разности давлений. При равном давлении крутящий момент равен нулю.

1 - приводной вал;

2 - манжета;

3 - крышка сквозная;

4 - корпус;

5 - упорный шарикоподшипник;

6 - пружина;

7 - плунжер;

8 - барабан;

9 - рабочая камера;

10 - крышка распределитель;

11; 15 - канал подвода и отвода рабочей жидкости;

12 - винт крепления крышки распределителя к корпусу.

13; 14 - дуговые пазы, соединяющие рабочие цилиндры работающие в одном режиме.

16 - дренажный канал.

При подачи большего давления рабочей жидкости в канал 11, она распределяется дуговым пазом 13 по рабочим камерам 9, соответствующих плунжеров. Выдвигаясь плунжеры давят на подвижное кольцо подшипника 5 с усилием F, которое направлено перпендикулярно плоскости кольца подшипника и стремится повернуть барабан, препятствуя выходу плунжеров. В этот момент вторая часть плунжеров вытесняет рабочую жидкость через дуговой паз 14 в канал 15. При повороте барабана на угол 180 гр. распределение давления в рабочих камерах цилиндров меняется.

Поворотный гидропривод.

Схемы поворотного гидродвигателя без преобразующего механизма.

Корпус 1 закрыт с двух сторон крышками. В расточках крышек установлен вал 3, один конец которого проходит сквозь расточку в крышке и является выходным звеном поворотного гидродвигателя. Внутри корпуса имеется кольцевое простран-ство, в которое вставлены два сектора 2 и 5. Сектор 2, жестко закреплен на валу, а сектор 5 жестко закреплен внутри корпуса 1.

Рабочая жидкость с давлением Р₁ , подведенная в канал 6, будет давить на сектор 2 с силой F₁, и стремиться повернуть вал по часовой стрелке, а рабочая жидкость с давлением Р₂, подведенная в канал 4, будет давить на сектор 2 с силой F₂ стремиться повернуть вал 3 против часовой стрелки. В зависимости от того, какая из этих сил больше, вал будет поворачиваться в ту или другую сторону до упора в неподвижный сектор 5

Рассмотренная конструкция поворотного гидродвигателя привлекательна своей компактностью, однако при изготовлении таких гидравлических двигателей возникают технологические сложности, связанные с тем, что конструктивно достаточно сложно выполнить уплотнительное устройство по периферии сектора лопасти 2, которое исключало бы перетечки рабочей жидкости между полостями гидродвигателя.

В связи с этим чаще применяют конструкции гидродвигателя с зубчато-реечной передачей.

Гидродвигатель с зубчато-реечной передачей.

Рабочая жидкость, подводимая под давлением p₁ и р₂ в каналы 7 или 5, действует на торцы плунжера 6 и перемещает его внутри корпуса 1 на величину хода L, ограниченную крыш-ками 4. В средней части плунжера на его наружной поверхности выполнены зубья, которыми плунжер-рейка зацепляется с валом-шестерней 3, установленным в корпусе. Таким образом, поступательное движение плунжера-рейки преобразуется в поворотное движение выходного вала 3. Внутренние утечки рабочей жидкости отводятся через дренажный канал 2.

Тема 4. Направляющая гидравлическая аппаратура

1. Гидрораспределители

Гидрораспределитель золотникового типа

1 - Торцевые крышки;

2 - Корпус;

3; 5 - 10 Расточки;

4 - Золотник;

11 - Толкатель;

Каналы распределителя:

Р - подвод рабочей жидкости под давлением;

Т - слив;

А; В - каналы для соединения с рабочими линиями гидродвигателя;

L - дренаж;

X; Y - каналы для подвода потоков управления

Конструкция:

Воздействием усилия F на толкатель 11, перемещается золотник 4 в крайнее левое или правое положение до упора в крышку 1. Внутри корпуса выполнены расточки 3; 4 - 10, а на золотнике - проточки, которые соединены с каналами обозначенные латинскими буквами.

Работа:

При приложении силы F справа, золотник перемещается в крайнее левое положение. Рабочая жидкость под давлением из канала Р через расточки корпуса 7; 8 и проточку золотника попадает в канал В. В тоже время из канала А, аналогичным путем рабочая жидкость попадает в канал слива Т1. При приложении силы F слева, соединяются каналы В с Т2, а канал Р с каналом А. Таким образом, при перемещении золотника происходит распределение потоков рабочей жидкости между гидролиниями.

Гидрораспределители кранового типа.

1 - корпус;

2; 5; 6; 8 - канавки;

3 - кран;

4; 7 - отверстия.

Конструкция, работа:

Кран 3 выполнен в виде поворотного золотника, который, поворачиваясь на угол 45^° в корпусе 1, соединяет рабочие каналы:

- при повороте крана 3 в крайнее положение против часовой стрелки, канал Р через канавку 2, отверстие 7 и канавку 6 соединяется с каналом В, а канал А через канавку 5, отверстие 4 и канавку 8 - с каналом Т.

- при повороте крана 3 по часовой стрелке канал Р соединяется с каналом А, а канал В - с каналом Т.

Условное обозначение:

Условное обозначение одинаково для золотниковых и крановых распределителей, причем каждая позиция распределителя изображается на схеме в виде прямоугольника, внутри которого линиями со стрелками показывают направления потока рабочей жидкости, а линиями с поперечной чертой - закрытые каналы.

2. Виды управления гидрораспределителями

Ручное:

Управление распределителем производится оператором, который перемещает золотник или поворачивает кран с помощью рукоятки. Чтобы исключить произвольное или случайное переключение - устанавливают фиксирующее устройство.

Электромагнитное:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Команда на переключение подается в виде электрического напряжения на катушку электромагнита. Под действием электромагнитного поля сердечник электромагнита втягивается и перемещает золотник или поворачивает кран. Переключение в обратном направлении осуществляется таким же электромагнитам, установленным с обратной стороны или пружиной.

Гидравлическое:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Управление золотником, краном осуществляется давлением рабочей жидкости, которая подводится через каналы управления.

Механическое:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Распределитель снабжается роликом с рычагом или толкателем и переключение производится подвижными частями машины.

Пример чтения схем.

Схему следует читать:

1. при выключенных электромагнитах Yl и Y2 пружины переключают распределитель в среднюю позицию, в которой все каналы перекрыты и шток гидроцилиндра неподвижен;

2. для перемещения штока вправо следует при выключенном Y2 включить Y1, тогда соединение каналов будет соответствовать левому квадрату условного изображения, т. е. канал Р совместится с каналом А, а канал В с каналом Т;

3. для перемещения штока влево нужно выключить Y1 и включить Y2, тогда канал Р соединится с каналом В, а канал А с каналом Т.

Пример для закрепления:

при перемещении, оператором рычага в право распределитель переключается и соединения каналов будет соответствовать левому положению т.е. канал Р совместится с каналом В. При этом рычаг зафиксируется.

при перемещении, оператором рычага в лево распределитель переключается и соединения каналов будет соответствовать правому положению т.е. канал Р закроется, канал В соединится с каналом Т (сливом). Рычаг зафиксируется.

3. Обратный клапан (типа Г51)

К направляющей аппаратуре относят также обратные клапаны, предназначенные для пропускания жидкости только в одном направлении и перекрытия обратного потока.



1 - крышка;

2 - над клапанная полость;

3 - пружина;

4 - корпус;

5 - клапан;

6; 7 - отводящий и подводящий каналы;

8 - коническая рабочая поверхность;

9 - отверстие;

10 - расточка.

Конструкция, работа:

В корпусе 4 выполнена цилиндрическая расточка и каналы 7 и 6 для подвода и отвода рабочей жидкости соответственно. В цилиндрической расточки корпуса размещен запорно-регулирующий элемент в виде клапана 5 поджатый пружиной 3 и крышкой 1 конической поверхностью к поверхности 8 корпуса.

Обе поверхности выполнены с высокой точностью. Давление p₁ в канале подвода 7 стремится приподнять клапан и открыть проход жидкости в канал отвода 6, через расточку 10. А давление р₂ в канале 6 передается через отверстие 9 в полость 2 над клапаном и создает силу, действующую в ту же сторону, что и пружина 8, т. е. стремящуюся прижать клапан к поверхности 8 и перекрыть проход жидкости через клапан.

Таким образом, если p₁ < p₂ то клапан закрыт. Если же p₁ > p₂ , то клапан остается закрытым, пока разность давлений не достигнет величины, достаточной для преодоления силы пружины. Эта величина называется давлением открытия и равна ~ 0,15 МПа. Это небольшая величина, поэтому принято считать, что обратный клапан свободно пропускает рабочую жидкость в прямом направлении (из канала 7 в канал 6) и герметично перекрывает поток в обратном направлении.

Тема 5. Аппаратура для регулирования и контроля давления

Общие сведения.

Гидроклапан давления - гидравлический аппарат для управления давлением.

Все гидроклапаны объединяет следующее:

1. общий принцип работы -- условия протекания рабочей жидкости через гидроклапан давления зависят от давления управления.

2. общий принцип конструкции - в цилиндрическом отверстии неподвижного корпуса установлен подвижный запорно-регулирующий элемент - золотник. Который перемещается под действием 2^х противоположно направленных сил:

первая сила - сила пружины,

вторая - сила давления управления, подводящаяся через каналы управления.

В зависимости от разности этих сил золотник перемещается и открывает или перекрывает проход рабочей жидкости через гидроклапан.

Если пружина клапана действует в сторону перекрытия потока, то такой клапан называют нормально закрытым, если пружина открывает проход для потока рабочей жидкости, то -- нормально открытым.

Гидроклапана давления типа Г54.

1; 10; 12-заглушки;

2; 4 - расточки;

3 - золотник;

5 - клапан;

6 - пружина;

7 - крышка;

8 - втулка;

9 - регулировочный винт;

11- под золотниковая камера;

13 - рабочая кромка золотника;

14 - проходное сечение;

15 -демпфер, (отверстие диаметром 0,8 мм, длиной 5-8 мм.) служит для уменьшения колебаний золотника при работе.

Конструкция, работа:

В исходном состоянии пружина 6 через шайбу 5 воздействует на запорно-регулирующий элемент клапана -- золотник 8 и смещает его в крайнее нижнее положение до упора в заглушку 12. При этом проход рабочей жидкости из канала подвода Р в канал отвода А перекрыт, поэтому данный клапан является нормально закрытым.

В корпусе клапана выполнены каналы управления X и Y. Если подвести к каналу X поток управления с давлением Р_х, будет действовать усилие, направленное вверх по оси золотника. Давление управления Р_у, подводимое в каналу Y, будет создавать усилие, действующее по оси золотника вниз, совпадая с направлением действия пружины.

Условия равновесия золотника:

Равновесие между разностью давлений в каналах управления и силой натяжения пружины соответствует настройке клапана. Натяжение пружины можно регулировать винтом 9 через крышку 7 и втулку 5. Если разность давлений в каналах управления превысит величину настройки клапана, то золотник перемещается вверх и открывает проход рабочей жидкости из канала подвода Р через расточку 2 в расточку 4 и канал отвода А.

Переставляя вспомогательные заглушки 1 и 10, можно отделять каналы управления от основных каналов или соединять их между собой.

В зависимости от расположение заглушек или разности давлений в каналах управления гидроклапан может использоваться как:

- двухпозиционный (двухлинейный) гидрораспределитель;

- клапан последовательности;

- клапан разности давлений;

- предохранительных или переливной.

Двухпозиционный (двухлинейный) гидрораспределитель:

Без изменения конструкции, подавая давления на каналы управления, можно соединять или разъединять основные каналы Р и А.

Клапан последовательности:

Если вывернуть заглушку 1 и переставить ее в канал X, то давление управления будет подводиться из канала Р и соединив канал управления Y с дренажом (см.рис.г), тогда при подводе давления в линию 4 и соединении со сливом линии 3 шток гидроцилиндра 2 начинает перемещаться вправо, при неподвижном гидроцилиндре 1, который перекрыт клапаном 5.

После окончания движения штока гидроцилиндра 2 давление в линии 4 и каналах Р и X клапана возрастает до уровня его настройки и клапан открывается, пропуская рабочую жидкость в гидроцилиндр 1, шток которого начинает перемещаться также вправо. Таким образом, клапаном 5 обеспечивается последовательная работа гидроцилиндров 1 и 2.

Клапан разности давлений:

Переставив пробку 10 в канал Y, можно подвести давление управления в пружинную полость клапана из канала А. Клапан остается закрытым, пока разность давлений в каналах Р и А не превысит давление настройки клапана.

Предохранительных или переливной:

Канал отвода А соединяют с линией слива и при превышении в канале Р давления настройки клапан открывается и сбрасывает рабочую жидкость через сливную линию в бак, ограничивая давление в линии, соединенной с каналом Р.

Если открытие клапана происходит редко, то такой клапан работает в режиме предохранительного клапана. Если же схемой работы гидропривода предусмотрен постоянный проток рабочей жидкости через клапан и поддержание за счет этого требуемого давления в линии, то такой клапан работает в режиме переливного.

Рассмотренные выше клапаны являются клапанами прямого действия и рассчитываются на определенный диапазон давления т.к. на их работу влияет величина давления в основных каналах.

Недостатки:

Гидроклапан рассчитан на относительно небольшой расход и малое давление. Для увеличения данных параметров необходимо растачивать основные каналы, увеличивать золотник и пружину.

Для большего расхода и давления применяют более сложные конструкции клапанов непрямого действия - двухступенчатые.

Гидроклапан редукционный непрямого действия

1 - корпус;

2 - золотник;

3; 16 - камеры для создания усилия поднятие золотника;

4 - камера для создания усилия открытие клапана;

5 - вспомогательная пружина;

6 - верхняя крышка;

7 - толкатель;

8 - пружина клапана;

9 - втулка;

10 - регулировочный винт;

11 - камера отвода потока жидкости

12 - шарик;

13 - демпфер;

14; 15 - спомогательные каналы;

17 - рабочая кромка золотника;

18 - регулируемый рабочий зазор,

Р - канал подвода;

А - канал отвода;

Q_x - поток управления.

Конструкция, работа:

В корпусе 1 размещен ступенчатый золотник 2, который смещается вниз вспомогательной пружиной 5. В исходном положении рабочая жидкость свободно проходит из канала подвода Г в кана отвода А, поэтому клапан является нормально открытым. Давление управления из канала отвода через вспомогательные каналы 14, 15 подводится в камеры 3, 16 и создает усилие, направленное по ос золотника вверх, против усилия пружины 5. Торцовая камера 4 над золотником сообщается с камерой 3 через демпфелирующее отверстие 13. верхней крышке 6 размещен управляющий клапан, выполненный в виде шарика 12, поджатого пружиной 8 через толкатель 7 к коническому седлу. Усилие натяжения пружины регулируется винтом 10 через втулку 9. При повышении давления в канале Р повышается и давление в канале А, при достижении давления настройки управляющего клапана, шарик отжимается от седла и появляется поток управления Q_x через демпфер 13, шариковый клапан и каналов линию слива. Из-за потерь давления в демпфере давление в камере 4 становится меньше давлений в камерах 3 и 16, равновесие золотника нарушается, золотник 2 перемещается вверх и перекрывает рабочей кромкой 17 проход рабочей жидкости из канал Р в канал А.

Клапан работает в режиме редукционного клапана, т. е. понижает давление в канале А по сравнению с давлением в канале Р и поддерживает давление в канале А постоянным (равным настройке клапана)



- Условное обозначение редукционного клапана

- Упрощенное обозначение, которое можно использовать для клапанов как прямого, так и непрямого действия

Реле давления плунжерного типа

Назначение: Клапаны позволяют регулировать и поддерживать требуемое давление.

Существуют различные конструкции реле давления. В качестве чувствительного элемента в них используют подпружиненные плунжеры или упругие мембраны. Перемещение чувствительного элемента под действием давления передается на электрические контактные или бесконтактные переключатели.

1 - корпус;

2 - плунжер;

3 - рычаг;

4 - упорная шайба;

5 - крышка;

6 - пружина;

7 - винт;

8 - штепсельный разъём;

9 - электрический переключатель;

10 - камера.

Конструкция и работа:

Под действием давления подводимого через канал Р в канал 10, плунжер 2 может перемещаться в корпусе 1 вверх и его движение передается через рычаг 3 на электрический переключатель 9. Плунжер через шайбу 4 поджат пружиной 6, поэтому на плунжере происходит уравнивание силы пружины и силы от давления в камере 10.

Регулирование натяжения пружины в соответствии с требуемым давлением проводится винтом 7. Когда требуемое давление в канале Р достигнуто, плунжер перемещается вверх до упора шайбы 4 в торец крышки 5, рычаг 3 воздействует на электрический переключатель 9 и электрический сигнал через штепсельный разъем 8 подается в электросхему, где он используется для сигнализации или для автоматического управления. Канал L используется для отвода внутренних утечек.

Комбинированная гидроаппаратура.

На базе основных конструкций клапанов и реле давления разработана комбинированная гидроаппаратура для регулирования и контроля давления.

Клапан давления с обратным клапаном:

Позволяет регулировать давление для прохода рабочей жидкости из линии Р в линию А и свободно её пропускать в обратном направлении.

Клапан давления для уравновешивающих цилиндров:

Сочетает в себе свойства нормально открытого редукционного клапана и нормально закрытого переливного клапана.

При движении рабочей жидкости от канала Р в канал А - режим редукционного клапана, При обратном потоке, нормально открытый клапан закрывается, а нормально закрытый открывается и рабочая жидкость из линии А вытесняется в линию Т, автоматически поддерживая настроенное давление в линии А - режим переливного клапана.

В редукционном клапане находится электропереключатель, который подает сигнал при достижении заданного давления, т.е. сочетает в себе редукционный клапан и реле давления.

Тема 6. Аппаратура для регулирования расхода рабочей жидкости

Общие сведения

Расход жидкости протекаемой через отверстие прямо пропорционален площади отверстия и зависит от коэффициента расхода и перепада давлений.

Основные требования к гидравлическим аппаратам для регулирования расхода:

изменением площади регулируемой рабочей щели аппарата должен обеспечиваться требуемый диапазон регулирования расхода;

при переменных нагрузках аппарат должен иметь клапан, автоматический поддерживающий постоянный перепад давлений на регулируемой рабочей щели;

конструктивное исполнение рабочей щели должно обеспечивать максимально возможное постоянство расхода при изменении температуры и вязкости рабочей жидкости.

Гидродроссель

Гидродроссель это устройство в котором регулируется только площадь проходного отверстия.

Назначение:

Применяется для регулирования скорости перемещения гидраустройств, и времени переключения направляющей гидроаппаратуры.

Конструкция, работа:

При осевом перемещении запорного элемента 3 в корпусе 1 образуется рабочая щель 2, между каналом А и пазом запорного элемента. Паз выполнен наклонным с треугольной или прямоугольной формой поперечного сечения.

Треугольный паз позволяет получить при малых открытиях форму рабочей щели, более близкую к круглому отверстию, которая наименее чувствительна к загрязнениям.

Прямоугольным пазом достигается линейная зависимость площади проходного сечения дросселя от величины его открытия, что удобно при регулировании.

Условное обозначение

- гидродроссель как элемент конструкции;

- гидродроссель как самостоятельный аппарат.

Регуляторы потока.

Регулятор потока - является гидрааппарат, в котором дроссель конструктивно объединен с редукционным клапанам служащим для автоматического поддержания постоянства давления на входе дросселя.



Двухлинейныи регулятор потока типа МПГ55-2

1; 5 - камеры;

- золотник;

- рабочая щель;

- полость соединяющая основные каналы;

- надклапанная камера;

- пружина;

8; 9; 11 - каналы управления;

10 -дроссель.

Конструкция работа:

Поток рабочей жидкости подводится к каналу Р, проходит через рабочую щель 3 в полость 4 и через дроссель 10 выходит в канал А. Для повышения чувствительности золотник 2 имеет грибковую форму. Подводимое давление по каналам управления 9, 11 в камеры 5 и 7, стремится поднять золотник и перекрыть рабочую щель 3. Давление после дросселя из канала А по каналу управления 8 подводится в камеру 6 и вместе с пружиной 7 действует в сторону открытия щели 3. В данном случае клапан работает в режиме редукционного клапана. Расход на выходе из регулятора потока определяется настройкой дросселя 10 и поддерживается независимо от условий работы.

Если во время работы давление на выходе из дросселя уменьшается, то уменьшается и давление в камере 6, золотник 2 движется вверх и прикрывает щель 3, поэтому давление перед дросселем 10 также уменьшается. При повышении давления на выходе (в канале А) золотник 2, смещаясь вниз, открывает щель 3 и давление на входе в дроссель также возрастает. Подобным образом золотник реагирует на изменения давления на входе в регулятор потока.

Таким образом, при всех изменениях давлений в каналах Р и А клапан автоматически поддерживает постоянный перепад давлений на дросселе 10, благодаря чему регулятор потока поддерживает настроенную величину расхода с точностью 5% во всем диапазоне изменений температуры и давлений.

Условное обозначение регулятора потока с обратным клапаном - в котором обеспечивается свободный проход рабочей жидкости из канала А в канал Р.

Применение:

Регуляторы потока можно подключать каналами Р к одной напорной гидролинии по несколько штук одновременно и питать от них соответственно несколько гидродвигателей. При этом обеспечивается практически независимая их работа, если расход в напорной гидролинии больше суммы расходов присоединенных гидрадвигатели.

Трехлинейный регулятор потока

Постоянный перепад давлений на дросселе 2 поддерживается переливным клапаном 4, через который постоянно сливается по каналу 1 жидкость из напорной линии канала Р в канал Т. В положении равновесия клапана 4 открыт на такую величину, что разность давлений на входе и выходе из дросселя уравновешивает усилие пружины, клапан 4.

Если давление на выходе (в канале А) увеличивается, то клапан прикрывает слив из напорной линии по каналу 1 и давление на входе также увеличивается, и наоборот.

При повышении давления в канале А выше настройки клапана 3 регулятора, потока перестает поддерживать постоянный расход и ограничивает давление в системе, выполняя роль предохранительного клапана.

Такой регулятор потока как бы «приспосабливает» давление в напорной линии Р к нагрузке, что дает более экономичную схему регулирования скорости.

Тема 7. Гидравлические аккумуляторы

а - грузовом гидроаккумулятор;

б - поршневой гидроаккумулятор с пружиной;

в - пневмогидравлический аккумулятор без механического разделителя;

г - пневмогидравлический аккумулятор с разделительным поршнем;

д - пневмогидравлический аккумулятор с эластичным разделителем;

е - пневмогидравлический аккумулятор с эластичным разделителем в виде баллона.

Гидравлическую энергию можно накапливать или, как принято говорить, аккумулировать. Если заполнить емкость, маслом под давлением, то потом можно открыть выход масла из этой емкости и использовать её энергию для выполнения полезной работы.

Потенциальная энергия сжатого до давления p объема V масла равна их произведению:

Е = р · V

Полезная работа (без учета потерь) равна изменению потенциальной энергии ?Е. Если нужно, чтобы потенциальная энергия в процессе работы оставалась постоянной, следовательно должно быть постоянным произведение: р · V

Требование к устройству для накопления энергии масла:

- вмещать требуемый объем масла с заданным давлением и при выходе масла поддерживать его давление.

Лабораторная работа

Тема: Чтение гидросхем

Цель работы: Научиться читать гидравлические схемы.

Оборудование: Гидросхемы по вариантам.

Порядок выполнения работы:

1. Ознакомиться с описанием работы и составить краткий конспект общих сведений.

2. Согласно выданному варианту, описать конструкцию и работу всех основных элементов гидросхемы

3. Составить подробное описание гидросхемы, согласно приведенным правилам в общих сведений.

I. Общие сведения

Широкая автоматизация технологических процессов на основе применения высокопроизводительного, точного и надежного автоматизированного оборудования не возможна без использования гидравлических и пневматических систем.

Гидравлический привод удобно сочетается с другими типами приводов, электронными системами, а также имеет и другие преимущества, благодаря которым гидропривод является эффективным средством автоматизации устройств, способствующих их более эффективному использованию.

В гидравлических приводах для получения механического движения используют давление жидкости. Высокая подвижность и малая сжимаемость жидкостей позволяют с помощью простого по конструкции двигателя поступательного движения -- гидроцилиндра - выполнить практически все требования, предъявляемые к движению рабочих органов: по скорости, равномерности движения, усилиям, частоте переключений и др. Рабочие давления жидкости в гидроприводах значительно выше, чем давление сжатого воздуха в пневмоприводах, поэтому габаритные размеры гидравлических исполнительных механизмов соответственно меньше, чем пневматических. Гидравлические двигатели вращательного движения также имеют меньшие размеры и массу на единицу мощности по сравнению с электродвигателями.

Правило чтение гидросхем.

Определить назначение гидросхемы.

Назвать все элементы гидросхемы.

Определить первый элемент гидросхемы.

это может быть гидрораспределитель, если он установлен в напорном трубопроводе,

при его отсутствии чтение схемы вести по движению жидкости в напорном трубопроводе.

4. При чтении гидросхемы рассмотреть все режимы работы с выделением критических точек (нарушения условия равновесия гидроклапанов)

Пример чтения схем.

Схему следует читать:

1. при выключенных электромагнитах Yl и Y2 пружины переключают распределитель в среднюю позицию, в которой все каналы перекрыты и шток гидроцилиндра неподвижен;

2. для перемещения штока вправо следует при выключенном Y2 включить Y1, тогда соединение каналов будет соответствовать левому квадрату условного изображения, т. е. канал Р совместится с каналом А, а канал В с каналом Т;

3. для перемещения штока влево нужно выключить Y1 и включить Y2, тогда канал Р соединится с каналом В, а канал А с каналом Т.

...