Принцип работы гидравлика: Принципы гидравлики максимально простым языком – Гидравлический привод — Википедия

Содержание

Устройство гидравлических систем, основные элементы, схемы и характеристики гидросистем

Гидравлические системы – это комплексы гидравлических устройств, обеспечивающих высокую интенсивность работ, выполняемых промышленным оборудованием. Они являются важными элементами литейного, прессового, транспортировочного оборудования, устанавливаются в металлообрабатывающих станках и конвейерах. Принцип работы гидросистем заключается в преобразовании механической энергии приводного двигателя в гидравлическую и передаче мощности к рабочим органам промышленного оборудования. В металлорежущих и других станках гидравлика обеспечивает оптимальный режим функционирования, благодаря возможности бесступенчатого регулирования, обеспечению плавных движений и эффективной автоматизации процессов.

Элементы промышленной гидравлики

Машины и механизмы, используемые в промышленности, имеют разнообразное и часто очень сложное устройство, но схема гидросистем классического типа включает однотипный ряд основных элементов.

Рабочий гидроцилиндр

Служит для преобразования гидравлической энергии в механическое движение рабочих органов. Может направлять жидкость в одном направлении (одностороннее действие) или в двух (двухстороннее действие). Конструктивные варианты – поршневые с одним или двумя штоками и плунжерные, однополостные и двухполостные, телескопические, специального исполнения для конкретной области применения. В конструкции цилиндра может присутствовать датчик линейного перемещения, обеспечивающий обратную связь в системах пропорционального или сервоуправления.

В сложных механизмах вместо гидроцилиндров устанавливают гидромоторы, в которые рабочая жидкость поступает из насоса, а потом возвращается в магистральный трубопровод. В зависимости от требуемых характеристик, гидравлические системы комплектуют лопастными, шестеренными, поршневыми гидродвигателями.

Гидрораспределители – дросселирующие и направляющие

Эти компоненты служат для управления потоками. По конструкции их распределяют на – золотниковые, клапанные, крановые. В промышленной гидравлике наиболее востребованы гидрораспределители золотникового типа, благодаря простоте в эксплуатации, надежности и небольшим габаритам.

Клапаны

Это механизмы, которые служат для регулирования пуска, остановки, интенсивности потока. Сервоприводные и пропорциональные клапаны осуществляют свои движения пропорционально подаваемому электрическому сигналу.

Насосы

Это оборудование служит для преобразования механической энергии гидропривода в давление рабочей жидкости востребовано в гидравлических системах различного вида. Для промышленной техники, эксплуатируемой в тяжелых условиях, обычно применяют динамические модели, устойчивые к посторонним включениям. Насосы бывают принудительного типа, по конструкции – поршневые (аксиальные и радиальные), шестеренные, лопастные. Производители также предлагают модели специального исполнения, например с пониженным уровнем пульсации и шума, способные выдерживать сложные эксплуатационные условия.

В зависимости от функционального назначения, в гидравлических системах присутствуют различные дополнительные элементы: фильтры (напорные, всасывающие, воздушные, сливные), блоки разгрузки, зарядные устройства, крепежные детали, маслоохладители и другие.

Схема самого простого варианта гидросистемы

На схеме показана одна из самых простых систем промышленной гидравлики, действующая следующим образом:

  • Гидравлическая жидкость поступает из бака Б через насос Н в гидрораспределитель Р.
  • В зависимости от положения гидрораспределителя (1, 2, нейтрального), гидравлическая жидкость поступает в соответствующую полость гидроцилиндра, провоцируя его движение в нужную сторону. В нейтральном положении гидроцилиндр неподвижен.
  • За насосом Н установлен предохранительный клапан, настраиваемый на определенное давление. При срабатывании предохранительного клапана гидравлическая жидкость возвращается в бак Б, минуя остальные элементы системы.

Варианты управления гидросистемами

Для конкретного привода выбирают наиболее удобный способ управления гидравлическими системами в зависимости от циклограммы функционирования гидросистемы, параметров нагрузки, количества регулируемых клапанов:

  • Машинное. Его преимуществом является высокий КПД управляемых гидросистем, поскольку избытки жидкости при рабочем ходе не через напорный клапан не отводится. Однако такой способ руководства не подходит для систем механизмов, которые работают со знакопеременными или переменными  нагрузками.
  • Дроссельное. Такой вид управления подходит для гидросистем, в которых осуществляется несинхронное руководство несколькими гидромоторами. Часто применяется в системах с насосами постоянной производительности.
  • Машинно-дроссельное. Обеспечивает высокий КПД системы и возможность управления работой нескольких гидромоторов.

 

 

Гидравлическая система самолета

 

Гидравлическая система самолета предназначена для управления механизмами и системами, которые отвечают за безопасность полета. На современных самолетах гидравлическая система имеет большое значение, наблюдается широкое использование гидроприводов рулевых поверхностей. Долговечность, живучесть и надежность гидросистемы обеспечивает совершенство конструкции агрегатов, многократное резервирование в качестве гидропривода источника энергии, автоматизация управления, контроль работы экипажа.

Использование гидроприводов на самолете вызвано относительно малыми размерами и габаритами, малой инерционностью и большим быстродействием исполнительных механизмов. Гидравлический аппарат имеет массу и габариты в размере 10% габаритов и массы электрического агрегата такой же мощности и назначения.

Гидравлические системы используют для управления рулями и стабилизатором, выпуска и уборки шасси просадочно-взлетной механизации, прочих потребителей.

Недостатком гидросистемы самолета является сравнительно большая масса рабочего тела, трубопроводов и агрегатов, зависимость их работы от температуры окружающего пространства. Повреждения трубопроводов и агрегатов, из-за чего теряется герметичность, могут послужить причиной выброса жидкости, а далее – отказов гидросистемы.

В большинстве самолетов рабочим телом гидросистемы является гидравлическое авиационное масло АМГ-10. Во  многом характер работы системы зависит от свойств этой жидкости.

Она нейтральна к дюралюминию и стали, а вязкость незначительно изменяется по температуре. Жидкость становится пожароопасной при достижении температуры 120°C. На самолете Ил-86 применяют негорючую взрывобезопасную жидкость на основе минеральных масел НГЖ-4, которая выдерживает температуру до 200°C.

Чаще всего на авиалайнерах используются гидросистемы с приводом от авиационных двигателей, с воздушным или электрическим приводом, имеющие в конструкции насосы переменной производительности.

 

Принцип работы гидравлической системы самолета

Гидросистема самолета состоит из двух частей:

  • сеть источников давления – предназначена для аккумулирования энергии, создания рабочего давления, распределения по потребителям и размещения запаса жидкости, регулирования давления внутри системы;

  • сеть потребителей – состоит из компонентов, каждый из которых предназначен для запуска определенного механизма.

Например, гидравлическая система современного самолета питает рабочей жидкостью:

  • приводы механизации крыла и системы управления самолетом;

  • сети выпуска-уборки шасси;

  • механизмы поворота колес передней стойки;

  • сети управления задним и передним грузолюком;

  • сети управления стеклоочистителями;

  • сети торможения колес.

Ко многим потребителям поступает энергия одновременно от нескольких гидросистем. При выходе из строя одной гидросистемы потребитель без проблем продолжает питаться ресурсами другой.

Рулевые поверхности на самолете управляются от максимально возможного числа установленных систем, а ответственные потребители (шасси, закрылки и т.д.) – как минимум от 2 гидравлических систем. Те потребители, которые работают только в положении самолета на земле, управляются одной гидросистемой.

Каждая гидросистема имеет, кроме основных насосов, резервные источники питания. Последние представлены гидротрансформаторами, турбонасосными установками и электроприводными насосными станциями.

Предназначение гидротрансформаторов заключается в создании давления в гидросистеме во время отказа основных насосов или отказа двигателя, используя энергию смежной гидросистемы. Передача мощности при этом с одной гидравлической системы в другую происходит без перехода рабочей жидкости.

Гидротрансформатор – это резервный агрегат, который состоит из двух нерегулируемых моторов-насосов.

В гидротрансформаторе каждый из моторов-насосов подсоединен к своей гидросистеме, их жидкости между собой не контактируют. Во время работы гидротрансформатора один из моторов-насосов работает в качестве гидромотора и вращает второй мотор-насос, создающий давление рабочей жидкости в системе питания.

Роль турбонасосных установок заключается в создании давления жидкости во время полета самолета при отказе двигателя определенной системы и для функционирования потребителей гидравлической системы при стоянке летательного аппарата на земле с выключенными двигателями. Турбонасосная установка – это гидравлический насос, который приводится в действие от работы воздушной турбины. Сжатый воздух для установки отбирается от одного из двигателей или ВСУ самолета. Насосные станции с электроприводом являются аварийным источником давления во время полета и питают потребителей при обслуживании самолета на земле.

Для предотвращения кавитации перед насосом в линии всасывания создают избыточное давление. С этой целью дренажную систему гидробака подключают к компрессору авиадвигателя, соединяют с системой кондиционирования или подключают к ней подкачивающие насосные станции.

На большинстве самолетов как основная используется гидравлическая система с насосами переменной производительности. В ней давление увеличивается за счет аксиальных роторно-плунжерных насосов. Чувствительный компонент автоматического насоса реагирует на смену величины давления в гидравлической системе и через сервомеханизм изменяет производительность насоса, ход плунжеров, положение наклонной шайбы. Почти постоянно насос способен производить подачу в широком диапазоне давлений. Достигнув определенного значения давления, близкого к рабочему в гидросистеме, срабатывает автоматический механизм, и производительность насоса уменьшается до минимальной, необходимой для его охлаждения и смазки. Охлаждение жидкости выполняется в радиаторе.

Когда давление жидкости понижается, автомат производит включение насоса на полную подачу. Если автоматическое устройство не работает, насос начинает функционировать с максимальной производительностью, когда через предохранительный клапан в бак сбрасывается избыточная жидкость.

 

Преимущество гидравлической системы с насосами переменной производительности заключается в плавной разгрузке насосов, уменьшающей гидроудары.

 

          Работа гидравлической системы с насосами постоянной производительности схожа с работой гидросистемы с насосами переменной производительности тем, что так же может направляться по 2-х магистралях:

  1. магистраль, питающая потребителей;

  2. магистраль, соединяющая линию высокого давления и гидробак.

Отличие от системы с насосами переменной производительности заключается в том, что жидкость не может одновременно двигаться в двух направлениях.

При зарядке гидроаккумулятора или работе потребителей жидкость из насоса через автомат разгрузки и фильтр поступает в систему на потребители и на зарядку аккумулятора. Когда давление повышается до предела рабочей величины, происходит переключение движения рабочей жидкости автоматом разгрузки в линию слива.

Основной недостаток гидросистем с насосами постоянной производительности –необходимость всегда работать с автоматом разгрузки. Такие системы недолговечны, ведь из-за неоднократных отключений-подключений насосов возникают дополнительные колебания.

Кроме использования автомата разгрузки, существуют другие схемы подключения насосов постоянной производительности. Их используют в основном в аварийных гидросистемах.

 

Силовые приводы по технологии изменения давления жидкости разделяются на:

  • приводы, которые преобразуют давление жидкости в движение поршня в цилиндре;

  • приводы, которые преобразуют энергию давления во вращение ротора.

Первые называют гидроцилиндрами, вторые – гидророторами.

Гидромоторы – роторно-плунжерный насос, к которому подходит под высоким давлением жидкость.

Гидроаккумулятор – шаровой или цилиндрический баллон. Его внутренние полости разделяются на части упругой резинотканевой мембраной или свободноплавающим поршнем. Верхние камеры гидроаккумуляторов заполнены азотом, нижние соединены с нагнетающей магистралью.

 

Давление рабочей жидкости смещает поршень вниз и сжимает азот, аккумулируя энергию. Расход энергии происходит при расширении азота, когда жидкость выталкивается в систему из гидроаккумулятора.
Функции гидроаккумулятора:

Другие компоненты самолета

  • уменьшение колебаний давления жидкости, вызываемых работой гидроприводов, распределительных устройств, автомата разгрузки, насоса;

  • кратковременное увеличение начальной мощности системы при включении гидропривода;

  • при отказе насоса работает как аварийный источник энергии.

расчет, схема, устройство. Типы гидравлических систем. Ремонт. Гидравлические и пневматические системы

Гидравлическая система представляет собой устройство, предназначенное для преобразования небольшого усилия в значительное с использованием для передачи энергии какой-либо жидкости. Разновидностей узлов, функционирующих по этому принципу, существует множество. Популярность систем этого типа объясняется прежде всего высокой эффективностью их работы, надежностью и относительной простотой конструкции.

гидравлическая система

Сфера использования

Широкое применение системы этого типа нашли:

  1. В промышленности. Очень часто гидравлика является элементом конструкции металлорежущих станков, оборудования, предназначенного для транспортировки продукции, ее погрузки/разгрузки и т. д.
  2. В авиакосмической отрасли. Подобные системы используются в разного рода средствах управления и шасси.
  3. В сельском хозяйстве. Именно через гидравлику обычно происходит управление навесным оборудованием тракторов и бульдозеров.
  4. В сфере грузоперевозок. В автомобилях часто устанавливается гидравлическая тормозная система.
  5. В судовом оборудовании. Гидравлика в данном случае используется в рулевом управлении, входит в конструктивную схему турбин.

Принцип действия

Работает любая гидравлическая система по принципу обычного жидкостного рычага. Подаваемая внутрь такого узла рабочая среда (в большинстве случаев масло) создает одинаковое давление во всех его точках. Это означает то, что, приложив малое усилие на маленькой площади, можно выдержать значительную нагрузку на большой.

Далее рассмотрим принцип действия подобного устройства на примере такого узла, как гидравлическая тормозная система автомобиля. Конструкция последней довольно-таки проста. Схема ее включает в себя несколько цилиндров (главный тормозной, заполненный жидкостью, и вспомогательные). Все эти элементы соединены друг с другом трубками. При нажатии водителем на педаль поршень в главном цилиндре приходит в движение. В результате жидкость начинает перемещаться по трубкам и попадает в расположенные рядом с колесами вспомогательные цилиндры. После этого и срабатывает торможение.

расчет гидравлической системы

Устройство промышленных систем

Гидравлический тормоз автомобиля — конструкция, как видите, довольно-таки простая. В промышленных машинах и механизмах используются жидкостные устройства посложнее. Конструкция у них может быть разной (в зависимости от сферы применения). Однако принципиальная схема гидравлической системы промышленного образца всегда одинакова. Обычно в нее включаются следующие элементы:

  1. Резервуар для жидкости с горловиной и вентилятором.
  2. Фильтр грубой очистки. Этот элемент предназначен для удаления из поступающей в систему жидкости разного рода механических примесей.
  3. Насос.
  4. Система управления.
  5. Рабочий цилиндр.
  6. Два фильтра тонкой очистки (на подающей и обратной линиях).
  7. Распределительный клапан. Этот элемент конструкции предназначен для направления жидкости к цилиндру или обратно в бак.
  8. Обратный и предохранительный клапаны.

Работа гидравлической системы промышленного оборудования также основывается на принципе жидкостного рычага. Под действием силы тяжести масло в такой системе попадает в насос. Далее оно направляется к распределительному клапану, а затем — к поршню цилиндра, создавая давление. Насос в таких системах предназначен не для всасывания жидкости, а лишь для перемещения ее объема. То есть давление создается не в результате его работы, а под нагрузкой от поршня. Ниже представлена принципиальная схема гидравлической системы.

гидравлическая тормозная система

Преимущества и недостатки гидравлических систем

К достоинствам узлов, работающих по этому принципу, можно отнести:

  • Возможность перемещения грузов больших габаритов и веса с максимальной точностью.
  • Практически неограниченный диапазон скоростей.
  • Плавность работы.
  • Надежность и долгий срок службы. Все узлы такого оборудования можно легко защитить от перегрузок путем установки простых клапанов сброса давления.
  • Экономичность в работе и небольшие размеры.

Помимо достоинств, имеются у гидравлических промышленных систем, конечно же, и определенные недостатки. К таковым относят:

  • Повышенный риск возгорания при работе. Большинство жидкостей, используемых в гидравлических системах, являются горючими.
  • Чувствительность оборудования к загрязнениям.
  • Возможность протечек масла, а следовательно, и необходимость их устранения.
гидравлические системы отопления

Расчет гидравлической системы

При проектировании подобных устройств принимается во внимание множество самых разных факторов. К таковым можно отнести, к примеру, кинематический коэффициент вязкости жидкости, ее плотность, длину трубопроводов, диаметры штоков и т. д.

Основными целями выполнения расчетов такого устройства, как гидравлическая система, чаще всего является определение:

  • Характеристик насоса.
  • Величины хода штоков.
  • Рабочего давления.
  • Гидравлических характеристик магистралей, других элементов и всей системы в целом.

Производится расчет гидравлической системы с использованием разного рода арифметических формул. К примеру, потери давления в трубопроводах определяются так:

  1. Расчетную длину магистралей делят на их диаметр.
  2. Произведение плотности используемой жидкости и квадрата средней скорости потока делят на два.
  3. Перемножают полученные величины.
  4. Умножают результат на коэффициент путевых потерь.

Сама формула при этом выглядит так:

  • ∆pi = λ х li(p) : d х pV2 :2.

В общем, в данном случае расчет потерь в магистралях выполняется примерно по тому же принципу, что и в таких простых конструкциях, как гидравлические системы отопления. Для определения характеристик насоса, величины хода поршня и т. д. используются другие формулы.

работа гидравлической системы

Типы гидравлических систем

Подразделяются все такие устройства на две основные группы: открытого и закрытого типа. Рассмотренная нами выше принципиальная схема гидравлической системы относится к первой разновидности. Открытую конструкцию имеют обычно устройства малой и средней мощности. В более сложных системах закрытого типа вместо цилиндра используется гидродвигатель. Жидкость поступает в него из насоса, а затем снова возвращается в магистраль.

Как выполняется ремонт

Поскольку гидравлическая система в машинах и механизмах играет значимую роль, ее обслуживание часто доверяют высококвалифицированным специалистам занимающихся именно этим видом деятельности компаний. Такие фирмы обычно оказывают весь комплекс услуг, связанных с ремонтом спецтехники и гидравлики.

схема гидравлической системы

Разумеется, в арсенале этих компаний имеется все необходимое для производства подобных работ оборудование. Ремонт гидравлических систем обычно выполняется на месте. Перед его проведением при этом в большинстве случаев должны быть произведены разного рода диагностические мероприятия. Для этого компании, занимающиеся обслуживанием гидравлики, используют специальные установки. Необходимые для устранения проблем комплектующие сотрудники таких фирм также обычно привозят с собой.

Пневматические системы

Помимо гидравлических, для приведения в движение узлов разного рода механизмов могут использоваться пневматические устройства. Работают они примерно по тому же принципу. Однако в данном случае в механическую преобразуется энергия сжатого воздуха, а не воды. И гидравлические, и пневматические системы довольно-таки эффективно справляются со своей задачей.

гидравлические и пневматические системы

Плюсом устройств второй разновидности считается, прежде всего, отсутствие необходимости в возврате рабочего тела обратно к компрессору. Достоинством же гидравлических систем по сравнению с пневматическими является то, что среда в них не перегревается и не переохлаждается, а следовательно, не нужно включать в схему никаких дополнительных узлов и деталей.

Гидравлический привод назначение и устройство. Классификация и принцип работы гидроприводов. Гидропривод поворотного движения

Министерство образования города Москвы

Кафедра «Гидравлика и гидропневмопривод»

Реферат на тему: «Гидравлический привод»

Москва — 2010

1.0 Введение…………………………………………………………………………………3

1 Виды гидроприводов…………………………………………………………………4

1.1 По характеру движения выходного звена гидродвигателя……….4

Инженеры и проектировщики обычно используют электродвигатели для питания гидравлических насосов. В некоторых случаях двигатель и насос устанавливаются в конфигурации с прямым приводом. В других случаях они подключаются с использованием непрямого диска. Посмотрим на каждый тип диска.

Прямые приводы состоят из вала, соединяющего двигатель и насос. Они недороги, просты и устраняют все боковые нагрузки на подшипники насоса. Но прямые приводы все еще применимы только к небольшому числу приложений. Это связано с тем, что насос и двигатель должны быть жестко и точно установлены, чтобы обеспечить выравнивание валов насоса и двигателя. Насос может потребовать, чтобы поверхность пилота была сопряжена с пилотным отверстием на монтажной площадке. Даже при пилотируемых поверхностях техника должна быть предельно осторожна с выравниванием во время установки.

1.1.1 Гидропривод вращательного движения…………………………………4

1.1.2 Гидропривод поступательного движения………………………………5

1.1.3 Гидропривод поворотного движения……………………………………..5

1.2 По возможности регулирования………………………………………………5

1.2.1 Регулируемый гидропривод………………………………………………….5

Для некоторых применений набор согласованных элементов накачки может быть установлен на вал электродвигателя с перекрытием для обеспечения правильного выравнивания. Готовая установка напоминает встроенный насос-двигатель. Если между валом и насосом имеется гибкая муфта, это называется прямым приводом. Это один из самых распространенных способов управления насосом. Он имеет большую часть преимуществ прямого привода, но устраняет необходимость точного выравнивания вала. Боковые нагрузки на подшипники обычно низкие, но пропорциональны несоосности с некоторыми типами соединений, и привод прост.

1.2.2 Саморегулируемый гидропривод…………………………………………..5

1.3 По схеме циркуляции рабочей жидкости…………………………………5

1.3.1 Гидропривод с замкнутой схемой циркуляции………………………5

1.3.2 Гидропривод с разомкнутой системой циркуляции……………….6

1.4 По источнику подачи рабочей жидкости…………………………………7

1.4.1 Насосный гидропривод…………………………………………………………7

Муфты, обычно используемые в этом типе привода, должны учитывать углы пересекающихся валов, а также смещенные или непересекающиеся валы. Зазор сцепления или «обводка», как правило, не является проблемой. Непрямые приводы используют шестерни, шкивы или цепи, чтобы компенсировать вал двигателя от вала, вращающего насос, что дает очевидное преимущество в том, что он способен регулировать скорость или уровень оборотов вала насоса. Таким образом, насос может приводиться на необычной скорости с помощью стандартного двигателя.

Или поворот вала с некоторой нечетной скоростью может быть адаптирован к нагрузкам на насос с помощью соответствующего косвенного привода. С другой стороны, косвенные диски используют больше компонентов, добавляя сложность и стоимость. Они также требуют больше места и могут вызвать чрезмерные боковые нагрузки на вал насоса.

1.4.2 Магистральный гидропривод………………………………………………..7

1.4.3 Аккумуляторный гидропривод……………………………………………..7

1.5 По типу приводящего двигателя гидроприводы……………………….8

2 Преимущества……………………………………………………………………………8

3 Недостатки…………………………………………………………………………………8

Гидропривод вращательного движения

Простые непрямые приводы, в которых ведущий шкив или шестерня монтируются непосредственно на валу насоса, создают самые высокие боковые нагрузки. Чтобы свести к минимуму эти нагрузки, приводной элемент следует поместить как можно ближе к валу к насосу. Использование самого большого практического механизма или шкива также минимизирует нагрузки подшипников.

Гидропривод поступательного движения

Комплексные косвенные приводы почти полностью устраняют боковую нагрузку, используя гибко соединенный вал, поддерживаемый своими подшипниками. Это дает все преимущества косвенного привода, избегая при этом разрушительной боковой нагрузки. Из-за отдельных блоков подушек, валов, муфт и приводных компонентов, это самые сложные из всех приводов насосов.

4 Литература………………………………………………………………………………..10

Введение

Гидравлический привод (гидропривод) — совокупность устройств, предназначен

Азы гидравлики

 Объемный гидропривод сегодня широко применяется в машиностроении и стал неотъемлемой составной частью современных мобильных машин и промышленного оборудования. В технически развитых странах машину без гидропривода встретить почти невозможно. В России ситуация иная – здесь редкость отечественное оборудование с современным гидроприводом

Рис. 1

За что же так ценят в современном мире гидропривод? Прежде всего, это наиболее простое преобразование крутящего момента первичного источника механической энергии (двигателя внутреннего сгорания – ДВС или электродвигателя) и передача гидравлической мощности гидродвигателям. Гидродвигатели преобразуют энергию потока рабочей жидкости (РЖ) в энергию выходного звена и передают ее исполнительным механизмам. Исполнительными механизмами в передаче энергии являются гидроцилиндры и гидромоторы. Первые служат для создания силы при возвратно-поступательном движении штоков, вторые – для создания крутящего момента на валу при вращательном движении.

Гидропривод дает возможность бесступенчато регулировать скорость движения и частоту вращения приводного ДВС, максимально использовать его мощность, повышать коэффициент использования, улучшать эксплуатационные качества машины. Небольшая инерционность обеспечивает хорошие динамические свойства привода, позволяет сократить время рабочего цикла и повысить производительность машины. В гидроприводе с высокомоментными гидромоторами передаточное число достигает 1000 и более, т. е. имеется возможность реализации больших передаточных чисел.

Легкость и удобство управления рабочими органами, которые характеризуются небольшими усилиями на рукоятках управления, создают комфортные условия труда машиниста. Применение направляющих распределителей с пропорциональным электрогидравлическим управлением исполнительными механизмами и регулирующих гидроаппаратов, управляющих давлением и расходом с пропорциональными электромагнитами, позволяет автоматизировать технологические процессы, выполняемые машинами. При установке микропроцессоров и подключении их к компонентам с пропорциональными электромагнитами можно автоматизировать рабочий цикл или весь технологический процесс, выполняемый машиной. Перед переходом на автоматическое управление оператор нажимает кнопку «памяти» и выполняет необходимую технологическую операцию вручную. Затем он включает кнопку «автоматический режим», и процессор по заданному алгоритму будет повторять этот режим работы. Машина в таких случаях работает с максимальной производительностью, а роль оператора ограничивается наблюдением.

Независимое расположение сборочных единиц гидропривода позволяет оптимально разместить их в машине. Надежно предохраняют от перегрузок приводного двигателя, гидросистемы, металлоконструкций и рабочих органов клапаны предохранительные, переливные, разгрузочные, разности давлений, тормозные и др., а также блоки клапанов. Пожалуй, это наиболее важное свойство объемного гидропривода. Компоненты гидропривода компактны, у них небольшая масса благодаря отсутствию в машине с гидроприводом таких традиционно применяемых деталей и механических узлов, как шестеренные и цепные редукторы, муфты, тормоза, барабаны лебедок, полиспастные блоки, канаты и другие быстро изнашивающиеся детали, требующие регулярного техобслуживания. У объемного гидропривода есть и недостатки, например его работоспособность и безотказность зависят от температуры окружающей среды, точнее – от вязкости и других свойств рабочей жидкости.

По характеру движения выходного звена различают объемные гидроприводы вращательного, поступательного и поворотного движения, приводимые гидромотором, гидроцилиндром или поворотным гидродвигателем. По возможности регулирования различают гидроприводы регулируемые и нерегулируемые, по способу регулирования – с ручным и автоматическим управлением. В регулируемом гидроприводе скорость выходного вала может меняться.

Принцип действия гидропривода основан на законе Паскаля, согласно которому внешнее давление Р, возникающее в результате воздействия на свободную поверхность жидкости, находящейся в замкнутом объеме, передается равномерно во все стороны. Значение давления зависит от величины силы F, направленной перпендикулярно поверхности поршня S, на которую действует сила:

P = F/S. (1)

Если к сосуду с замкнутым объемом жидкости присоединить второй сосуд посредством трубы, то в соответствии с этим законом давление Р будет передаваться во второй сосуд и создавать усилие F на его стенки. Таким образом, в гидроприводе происходит передача усилия по трубопроводу на расстояние. В качестве примера на рис. 1 изображены два сосуда, закрытых поршнями 1 и 2 и соединенных трубопроводом 3. Сила F1, действующая на поршень 1 площадью S1, создает в системе давление

Р = F1/S1. (2)

Чтобы уравновесить это давление, во втором сосуде к поршню 2 надо приложить усилие F2 = PS2. Приравняв значения давления в уравнениях (1) и (2), получаем:

F1/F2 = S1/S2. (3)

Из уравнения (3) следует, что усилия на поршнях прямо пропорциональны их площадям, а перемещения l1 и l2 обоих поршней обратно пропорциональны их площадям, т. е. соблюдается «закон рычага» – выигрывая в силе, в таком же отношении проигрываем в расстоянии, но можно получить значительный выигрыш в силе. Это поясняет одно из важнейших преимуществ гидропривода – способность передавать большую мощность при небольших размерах привода. Однако, перемещая поршень 1 на расстояние l1, вытесняем из него объем жидкости

V=S1l1. (4)

Этот же объем жидкости (если считать, что рабочая жидкость практически несжимаема) поступает во второй сосуд и перемещает поршень 2 на расстояние

l2 = V/S2. (5)

Из уравнений (4) и (5) получаем:

l1/l2 = S2/S1.

Подставив это отношение в уравнение (3), получаем:

F1l1 = F2l2. (6)

Уравнение (6) аналогично уравнению рычага 1-го рода. Это наглядно показано на схеме рис. 1, б. C помощью гидравлического рычага можно получить передаточные отношения больше в 10…50 и более раз, чем при помощи механического рычага.

Примером простейшей гидравлической системы является гидродомкрат. Для того чтобы поднять груз F2, в системе нужно создать давление Р = F2/S2 при усилии F1 на поршне 2 в соответствии с уравнением (3). Поскольку поршни круглого сечения, то

F1 = F2(d2l/d2·2),

где d1 и d2 – диаметры соответствующих поршней.

Рис. 2

В современном гидроприводе источником энергии, создающим движение РЖ, являются насосы, приводимые от ДВС (преимущественно в мобильных машинах) или от электродвигателя (в стационарных промышленных установках). В зависимости от циркуляции РЖ гидравлические схемы подразделяются на разомкнутые и замкнутые. На рис. 2 приведены примеры наиболее часто применяемых принципиальных гидравлических схем с разомкнутым (рис. 2, а) и замкнутым (рис. 2, б) потоками. В разомкнутой (открытой) схеме гидропривода в рабочей позиции трехпозиционного распределителя 4 насос 2 всасывает РЖ из бака 1 гидросистемы и под давлением нагнетает ее в регулируемый гидромотор 5. Совершив полезную работу, РЖ возвращается в бак.

При перемещении золотника распределителя в обратную рабочую позицию меняется направление потока РЖ и соответственно направление движения штока цилиндра или направление вращения выходного вала гидромотора. В средней (нейтральной позиции) распределитель 4 с ручным управлением соединяет насос с баком гидросистемы, обеспечивая разгрузку насоса от давления. В нерегулируемых гидромашинах скорость перемещения штока гидроцилиндра или частота вращения вала гидромотора регулируется дросселированием потока РЖ в распределителе или с помощью регуляторов потока.

В замкнутой (закрытой) схеме гидропривода РЖ нагнетается насосом в гидродвигатель, а оттуда возвращается непосредственно во всасывающую полость насоса, минуя бак. В гидроприводе с регулируемыми насосом и гидромотором направление и скорость вращения исполнительного механизма регулируются изменением рабочих объемов насоса или гидромотора или одновременно того и другого. В связи с объемными потерями в насосе и в гидромоторе во всасывающую гидролинию насоса РЖ поступает меньше на величину утечек, отводимых в бак по дренажной гидролинии. Для компенсации утечек РЖ в гидропередаче с замкнутым потоком устанавливают насос подпитки 7, который под давлением 0,7…1,5 МПа нагнетает РЖ в гидролинию низкого давления. Давление в гидролинии подпитки определяется настройкой переливного клапана 10.

Под действием разности давлений в рабочих гидролиниях насоса 2 распределительный золотник 9 с гидравлическим управлением перемещается в положение, при котором гидролиния низкого давления соединяется с переливным клапаном. Таким образом, осуществляется постоянный обмен РЖ в замкнутом контуре и ее охлаждение. Предохранительные клапаны 3 позволяют перепускать рабочую жидкость из гидролинии высокого давления в гидролинию низкого давления и снижать динамические нагрузки при разгоне и торможении рабочего органа или ходового механизма машины. РЖ от насоса подпитки 7 поступает через фильтр 6 и один из обратных клапанов 8 в гидролинию низкого давления насоса 2, а ее избыток поступает на слив через распределительный золотник 9 и переливной клапан 10 в бак.

Преимущества гидропривода с замкнутым потоком

• Значительно меньше объем РЖ, так как потребность в ней определяется рабочими объемами гидромоторов, а размеры бака выбирают исходя из подачи насоса системы подпитки, компенсирующей объемные потери насоса и гидромотора.

• Избыточное давление на входе в насос обеспечивает его работу при максимальной частоте вращения, что позволяет применить насос меньшего рабочего объема (т. е. меньших типоразмера, массы и стоимости) и использовать объемный гидропривод в условиях холодного климата на масле МГ-15В. Кроме того, избыточное давление на входе в основной насос позволяет запускать в работу машину при температуре масла МГ-15В ниже –40 °С без разогрева РЖ.

• Отсутствует контакт РЖ с окружающей средой, что исключает загрязнение гидросистемы, увеличивает ресурс гидропривода и периодичность замены РЖ.

• Регулируемые реверсивные аксиально-поршневые насосы гидроприводов с замкнутым потоком позволяют менять направление вращения вала гидромотора без золотниковых распределителей, обычно используемых для этой цели в гидроприводах с разомкнутым потоком, и за счет этого повысить КПД гидропривода.

Гидроприводы с замкнутым потоком все больше применяют для исполнительных механизмов вращательного движения, например смесительного барабана автобетоносмесителя, привода лебедок автокранов, в буровых и колтюбинговых установках для кислотной промывки нефтяных скважин, в агрегатах для ремонта и освоения скважин, в трубоукладчиках, для привода подъемников, в самоходных катках и др. Особенно эффективно применение гидроприводов с замкнутым потоком в пневмоколесных машинах, в том числе с шарнирно-сочлененной рамой, для привода ходовых механизмов с двумя или четырьмя активными колесами в условиях бездорожья.

Современные гидроприводы пневмоколесных машин оснащают электронной системой синхронизации (рис. 3), включающей функцию «гидравлического дифференциала». Максимальный крутящий момент, передаваемый от насоса на ведущие колеса, определяется степенью сцепления колес с грунтом. В случае слабого сцепления происходит потеря управляемости, а значит, преждевременно изнашиваются шины, расходуется лишнее топливо, повреждается верхний слой почвы. Электронная система синхронизации гидропривода отслеживает сцепление колеса с грунтом и перераспределяет крутящий момент между ведущими колесами. Синхронизацию гидропривода осуществляют бортовой компьютер 1, сдвоенный регулирующий клапан 2, датчик 3 положения руля (установлен в корпусе колонки рулевого управления) и датчики 4 частоты вращения приводных колес. Частота вращения каждого приводного колеса непрерывно измеряется цифровыми датчиками, установленными в задних крышках гидромоторов.

Бортовой компьютер сравнивает полученные значения и ограничивает при необходимости через регулирующий клапан подачу РЖ в «проскользнувшее» колесо, которое начинает вращаться с большей скоростью. При стандартной электронной системе синхронизации на два приводных колеса в подводящем трубопроводе устанавливают один сдвоенный регулирующий клапан, который уменьшает расход РЖ и одновременно повышает давление насоса и в гидромоторе. Это обеспечивает устойчивое передвижение машины и предотвращает пробуксовку колеса. Как только частота вращения всех колес станет одинаковой, двойной регулирующий клапан снова полностью откроется, но он вновь закроется, если возникнет разность в частоте вращения колес. Этот процесс происходит непрерывно, чтобы обеспечить параметры, предусмотренные конструкцией машины.

Применение гидропривода с замкнутым потоком в мобильной машине исключает необходимость в традиционных узлах и агрегатах – муфтах сцепления, коробках передач, карданных валах, тормозах (кроме стояночных), так как гидропривод выполняет функции тормозов и «гидравлического дифференциала».

Чтобы обеспечить надежную эксплуатацию оборудования с гидроприводом в климатических условиях России, для объемных гидроприводов созданы специальные гидравлические масла, основными производителями которых являются Ново-Уфимский и Волгоградский нефтеперерабатывающие заводы, а также ПО «Омскнефтеоргсинтез». Согласно ГОСТу в гидроприводах используют два типа масел: МГ-15В и МГЕ-46В. МГ-15В (аналог ВМГЗ) для северных регионов страны рекомендуется как всесезонное, а для средней полосы России – как зимнее. Оно вырабатывается на загущенной основе с композицией присадок, обеспечивающих необходимые вязкостные, низкотемпературные и антипенные свойства. Это масло позволяет работать с гидроприводами без предварительного разогрева и круглогодично эксплуатировать гидроприводные машины без сезонной смены масла в интервале температур –53…+53 °С. Гидравлическое масло МГЕ-46В (аналог МГ-30) предназначено в качестве летнего для эксплуатации гидроприводов мобильных машин и промышленного оборудования на открытом воздухе в районах с умеренным климатом и как всесезонное для районов с теплым климатом. Его используют в интервале температур –20…+75 °С, а вырабатывают из нефти селективной очисткой с добавлением антиокислительной, антипенной присадок и депрессатора, понижающего температуру застывания. МГЕ-46В отличается хорошей смазывающей способностью, стойкостью против окисления и отложения смолистых осадков, а также против вспенивания.

Недостатки гидропривода с замкнутым потоком

• Ограниченность применения (в основном в механизмах вращательного движения и в редких случаях в механизмах возвратно-поступательного движения с гидроцилиндрами с двусторонним штоком). У гидроприводов с разомкнутым потоком таких ограничений нет.

• Необходимость применения воздушно-масляных теплообменников (при подтверждении тепловым расчетом) в связи с ограниченным теплоотводом между гидропередачей и окружающей средой.

Периодичность замены основных сортов гидравлических масел – 3500…4000 ч, но не реже 1 раза в 2 года. При отсутствии основных сортов гидравлических масел допускается их сезонная замена: зимой МГ-22А, летом И-30А.

Надежная и длительная эксплуатация насосов, гидромоторов и других компонентов гидропривода возможна только при условии обеспечения эффективной фильтрации рабочей жидкости от механических примесей и влаги. Очистка РЖ должна соответствовать 19/15 классу по нормам ISO 4406 или эквивалентна 13…15-му классу чистоты по ГОСТ 17216–2001. При этом абсолютная тонкость фильтрации 25 мкм. Для гидроприводов с повышенными требованиями к надежности и долговечности необходима фильтрация РЖ до 16/13 класса по нормам ISO 4406 или эквивалентная 11-му классу чистоты по ГОСТ 17216–2001. Абсолютная тонкость фильтрации 10 мкм.

Сегодня на российский рынок из-за рубежа поставляется широкая номенклатура современных компонентов гидропривода. Отдельные детали или агрегаты можно использовать не только для восстановления изношенных узлов и агрегатов, но и самостоятельно собирать гидравлические устройства достаточно хорошего качества. Небольшой сборочный цех из нескольких человек позволяет решить немало внутрихозяйственных проблем.

Гидравлические машины это? Описание и принцип работы.

Содержание

Гидравлические машины в принципе своей работы основываются на применении закона Паскаля, который говорит, что давление, производимое на жидкость, передается внутри неё во все стороны с одинаковой силой.

Что же такое гидравлический агрегат? Гидравлический — значит работающий за счет давления или движения жидкости, например воды.

В этой статье мы собрали для Вас принцип действия и основные схемы наиболее часто применяемых гидростатических машин.

Гидравлический пресс применяется для получения больших сжимающих усилий, которые необходимы, например, для деформации металлов при обработке давлением (прессование, ковка, штамповка), при испытании различных материалов, уплотнении рыхлых материалов и т.д.

Схема и принцип действия

Самая простая схема гидравлической машины, такой как гидравлический пресс состоит из двух цилиндров А и В (малого и большого диаметра), соединенных между собой трубкой С. Такая схема похожа на работу сообщающихся сосудов.

В малом цилиндре расположен малый поршень гидравлической машины D, соединенный с рычагом ОКМ, имеющим неподвижную шарнирную опору в точке О, а в большом цилиндре – большой поршень гидравлической машины (плунжер) Е, составляющий одно целое с платформой F, на котором расположено прессуемое тело G.

Рычаг приводится в действие вручную или при помощи специального двигателя. При этом поршень D начинает двигаться вниз и оказывать на находящуюся под ним жидкость давление, которое передается на поршень Е и заставляет его вместе со столом двигаться до тех пор, пока тело G не войдет в соприкосновение с неподвижной плитой Н.

При дальнейшем подъеме стола начинается процесс прессования (сжатия) тела G.

Если данное устройство служит не для прессования, а только для поднятия груза, т.е. представляет собой так называемый гидравлический подъемник, то неподвижная плита Н в этом случае оказывается лишней и из конструкции исключается.

Вместе с указанными на схеме частями гидравлический пресс снабжается всасывающим и нагнетательным клапанами, регулирующими работу пресса, и клапаном, предохраняющим его от разрыва при чрезмерном возрастании давления (на схеме клапаны не показаны).

Сила давления, КПД и формула машины

Установим основные соотношения, определяющие работу пресса. Пусть усилие, действующее на конец М рычага ОКМ, будет называться Q, а плечи рычага ОК = a, КМ = b. Тогда, рассматривая равновесие рычага и составляя уравнение моментов относительно его центра вращения О выводим уравнение

Q*(a+b) = P1*a,

Находим силу передаваемую на поршень D малого цилиндра

P1 = Q*(a+b) / a

и создаваемое в жидкости добавочное гидростатическое давление

ρ= P1 / (πd12 / 4)

где d1 – диаметр малого цилиндра.

Давление ρ передается на поршень Е большого цилиндра, в результате чего полная сила давления на этот поршень, обусловленная силой Q, будет

P2 = ρ *(πd22 / 4) = Q (d2 / d1)2 * (a+b) / a,

где d2 – диаметр большого цилиндра.

Из этого выражения видно, что сила P2 может быть получена сколько угодно большой путем выбора соответствующих размеров цилиндров и плеч движущего рычага.

На самом деле действительная сила P2, передаваемая на стол и осуществляющая процесс прессования, оказывается несколько меньше из-за неизбежных потерь энергии на преодоление трения в движущихся частях пресса и утечек жидкости через различные неплотности и зазоры.

Эти потери учитываются введением в формулу коэффициента полезного действия – КПД. Таким образом формула гидравлической машины

P1 = КПД * Q (d2 / d1)2 * (a+b) / a,

Практически этот коэффициент имеет значение от 0,75 до 0,85.

В современных гидравлических прессах можно получить очень большие давления (до 25 000 т.). В таких конструкциях малый цилиндр выполняют обычно в виде поршневого насоса высокого давления, подающего рабочую жидкость (воду или масло) в большой цилиндр (собственно пресс), часто с добавлением в схему специального устройства – гидравлического аккумулятора, выравнивающего работу насоса.

Гидравлический аккумулятор

Как показывает название – гидравлический аккумулятор служит для аккумулирования, т.е. накапливания, собирания энергии. Он применяется на практике в тех случаях, когда необходимо выполнить кратковременную работу, требующую значительных механических усилий, например, поднять большую тяжесть, открыть и закрыть ворота шлюзов и т.п.

Наиболее широкое применение гидравлические аккумуляторы получили при работе гидравлических прессов, используемые здесь как установки, накапливающие жидкость в период холостого хода пресса и отдающие ее при рабочем ходе, когда подача насосов оказывается недостаточной.

Гидравлический аккумулятор состоит из цилиндра А, в котором помещен плунжер В, присоединенный своей верхней частью к платформе С, несущей груз большого веса. В аккумулятор по трубе D насосом нагнетается жидкость (вода или масло), которая поднимает вверх плунжер с грузом. При достижении крайнего верхнего положения насос автоматически выключается.

Обозначим вес плунжера с грузом через G, а его полную высоту подъема через Н. Тогда энергия, запасенная аккумулятором при полном подъеме плунжера, будет равна G*H, а создаваемое им в жидкости гидростатическое давление

P = G / F,

где F – площадь сечения плунжера

Под таким постоянным давлением находящаяся в аккумуляторе жидкость подводится по трубе Е к гидравлическим машинам – например, прессовым машинам, обеспечивая тем самым их работу с постоянной нагрузкой.

Гидростатическое давление, создаваемой аккумулятором, будет тем больше, чем меньше площадь сечения плунжера.

Однако при чрезмерном уменьшении сечения плунжера последний может оказаться недостаточно прочным. Поэтому при необходимости получения очень больших давлений применяются так называемые дифференциальные аккумуляторы со ступенчатым поршнем.

В этом случае давление на жидкость, находящуюся в цилиндре А, передается через небольшую площадь кольцевого уступа ступенчатого поршня, пропущенного сквозь обе крышки цилиндра (верхнюю и нижнюю), и следовательно, сечение поршня может быть выбрано такого размера, при котором обеспечивается необходимая прочность.

Гидравлическая турбина

Гидравлические двигатели служат для преобразования гидравлической энергии потока жидкости в механическую энергию, получаемую на валу двигателя и используемую в дальнейшем для различных целей, в основном для привода рабочих машин.

Наиболее распространенным представителем этой группы является гидравлическая турбина. Гидравлические турбины обычно для устанавливаются на гидроэлектрических станциях, где они служат приводом электрических генераторов.

Энергия воды преобразуется в турбине в механическую энергию на валу. Вал приводит в движение ротор электрогенератора и механическая энергия превращается в электрическую.

Насос

В насосах, применяемых для подъема и перемещения жидкости по трубопроводам, происходит обратный процесс. Механическая энергия, подводимая к насосам от двигателей, приводящих насосы в действие, преобразуется в гидравлическую энергию жидкости.

На рисунке схематично изображены
А – турбинная установка
Б – насосная установка

Насосы это самые распространенная разновидность гидравлических машин. Они применяются во всех отраслях промышленности и сельского хозяйства.

Насосы используются в водоснабжении, отоплении, вентиляции, для работы котельной установки и во многих других областях техники.

Подробная схема работы насоса размещена в этой статье

Гидравлические машины весьма широко используются в настоящее время в нефтяной промышленности. Насосы применяются при транспортировке нефти и нефтепродуктов по трубопроводам, при бурении нефтяных скважин для подачи в них промывочных растворов и т.д.

Типы гидравлических систем и их принципиальные схемы

На принципиальной схеме изображена конструкция гидравлической системы.

Отдельные гидроприборы обозначены условными знаками согласно ГОСТу-2.782 и соединены друг с другом.

Соединения отдельных магистралей обозначены на принципиальных схемах линиями.

С помощью принципиальной схемы можно разобраться в режиме работы гидросистемы.

К подробным функциональным схемам, как правило, прилагается еще и диаграмма работы гидросистемы, позволяющая точно воспроизвести последовательность включения отдельных установок или машин.

Анализируя принципиальные схемы, можно сказать, что элементы схем повторяются в различных гидросистемах.

 

Простая (открытая) гидросистема

 

На рисунке изображена простая гидравлическая система.

Насос 1 с нерегулируемой подачей всасывает рабочую жидкость из резервуара и подает ее в гидравлическую систему. Распределитель с ручным управлением 4 находится в нейтральном положении. Рабочая жидкость циркулирует из насоса в бак 2 почти без напора. Распределитель удерживается в нейтральном положении с помощью двух пружин (центрирующие пружины).

При включении распределителя 4 (левое положение, обозначенное параллельными стрелками) рабочая жидкость поступает в полость поршня гидроцилиндра 5.

Шток поршня выдвигается. Скорость выдвижения зависит от подачи насоса и размера гидроцилиндра (площади поршня).

Усилие, возникающее на штоке поршня, зависит от площади поршня и максимального давления в гидросистеме. Максимальное давление в гидросистеме и, следовательно, нагрузка гидросистемы регулируется с помощью клапана ограничения давления 3.

Величина давления в гидросистеме определяется преодолеваемым сопротивлением потребителя и измеряется манометром 6.

Гидросистема с распределителями последовательного включения

 

Если удлинить магистраль слива первого гидравлического распределителя простой гидросистемы, установив на ней один или несколько распределителей, то мы получим так называемое последовательное включение.

При последовательном включении необходимо, чтобы сила и скорость включаемых одновременно потребителей регулировалась.

Точнее говоря, дело обстоит следующим образом. Чтобы привести в движение гидроцилиндр 2, необходимо давление, соответствующее силе подъема и площади поршня. Это давление действует на кольцевую поверхность поршня цилиндра 1. Действующее на цилиндр 1 давление складывается из внешнего усилия, действующего на шток поршня, и давления, состоящего из давления, действующего на цилиндр 2, и площади кольцовой поверхности поршня цилиндра 1.

Если давление, действующее на цилиндр 1, больше суммы действующих сил, то оба гидроцилиндра выдвигаются. Отношение скоростей движения гидроцилиндров 1 и 2 пропорционально отношению плошади поршня цилиндра 2 к кольцевой поверхности цилиндра 1.

Циркулирующая гидравлическая жидкость через фильтр сливается в бак.

 

 

 

Параллельное включение элементов распределителей

 

Каждый распределитель соединен с каналом Р, все потребители управляются одновременно.

Распределение рабочей жидкости производится в соответствии с сопротивлением в гидросистемах потребителей.

Параллельное включение элементов распределителей

 

Каждый распределитель соединен с каналом Р, все потребители управляются одновременно.

Распределение рабочей жидкости производится в соответствии с сопротивлением в гидросистемах потребителей.

    

 

Сдвоенная схема

 

Подача рабочей жидкости производится только через циркуляционный канал.

Потребители включаются не одновременно.

Эта схема применяется в качестве предохранительной схемы.

    

 

Последовательное включение

 

Используется слив рабочей жидкости.

Рабочая жидкость от потребителя 1 сливается в распределитель 2.

Таким образом, потребитель 2 имеет принудительное управление, т.е. скорости потребителей зависят от подачи рабочей жидкости, а рабочие давления суммируются.

 

Гидравлическая система с параллельным включением нескольких распределителей

 

Насос 1, подача которого регулируется с помощью регулирующего двигателя 2, всасывает отфильтрованную жидкость и подает ее в соседнюю гидросистему. Через магистральные ответвления и гидравлические распределители 5, 6 и 7 рабочая жидкость поступает в гидроцилиндры 8, 9 и 10.

Распределители и, следовательно, потребители, расположены параллельно.

На схеме распределители 5 и 6 в нейтральном положении перекрывают точки подключения Р, А, В и Т.

Когда распределитель 7 находится в правом положении, точка подключения Р закрыта.

Клапан ограничения давления 3 регулирует давление в гидросистеме перед распределителями, которого величина снимается нажатием клавиши 3/2-распределителя 4 на манометру.

В качестве потребителей на схеме изображены телескопический гидроцилиндр двустороннего действия 8, дифференциальный гидроцилиндр 9 с постоянным демпфированием поршня и гидроцилиндр одностороннего действия и возвратной пружиной 10.

При параллельном включении нескольких цилиндров могут двигаться одновременно лишь в том случае, если имеется достаточное количество рабочей жидкости, с помощью которой можно поддержать необходимое рабочее давление.

В противном случае давление устанавливается по минимальному сопротивлению, то есть вначале выдвигается цилиндр с минимальным давлением.

Когда первый цилиндр достиг конечного положения, давление нарастает, достигая величины, требуемой для выдвижения следующего цилиндра. Выдвижение цилиндров происходит поочередно в зависимости от давления, требуемого для преодоления нагрузки.

 

 

Гидравлическая система с трехкаскадным дистанционным ограничителем давления

 

Если в гидравлической установке возникает необходимость применить трехкаскадное управление давлением, то это делается путем подключения двух дополнительных клапанов ограничения давления или двух клапанов предварительного управления.

На принципиальной схеме изображен клапан ограничения давления 1 с предварительным управлением, который с помощью распределителя 2 соединяется с одним из двух клапанов предварительного управления 3 или 4.

Когда гидравлический распределитель 2 находится в нейтральном положении, клапаны 3 и 4 соединяются с баком. Давление в гидросистеме устанавливается на клапане ограничения давления 1. Когда к распределителю 2 подключается напорный клапан 3 или 4 (в данном случае клапаны предварительного управления), то давление подается одновременно на клапан 1 и 3 или 4. Это означает, что на клапане 1 устанавливается максимальное рабочее давление. а в подключенном напорном клапане 3 или 4 более низкое давление. Эта схема может применяться и в качестве дистанционного управления гидроцилиндрами.

 

Гидравлическая система с дифференциальным включением цилиндра

 

Широко распространена так называемая дифференциальная схема. Особенность этой схемы является то, что в полости штока 1 гидроцилиндра постоянно находится сжатая рабочая жидкость, а полость поршня 2 через трехходовой распределитель 3 нагружается или разгружается в направлении бака.

Отношение действующих на шток поршня сил соответствует отношению площадей сторон поршня и штока. Отсюда и название «дифференциальная схема».

Эта схема применяется в гидравлических зажимах с малогабаритными насосами.

При выдвижении штока поршня рабочая жидкость 4 вытесняется из полости штока и вместе с рабочей жидкостью насоса 5 подается на противоположную сторону в полость поршня.

Разумеется, при применении подобной схемы следует помнить, что усилие штока поршня соответствует разности площадей поверхности поршня и кольцевой поверхности поршня, иными словами, это усилие соответствует площади штока поршня.

Если выбранное нами отношение площадей кольцевой поверхности поршня и поверхности поршня составляет 1:2, то скорость выдвижения и скорость возврата штока поршня дифференциального цилиндра одинаковы.

В этом состоит преимущество данной схемы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гидравлическая система с двойной блокировкой гидроцилиндра

 

В этой гидросистеме, если необходимо зажать гидроцилиндр в обоих направлениях движения, зафиксировав его в нужном положении, применяется сдвоенный обратный клапан 1 с деблокировкой в обоих направлениях. Когда распределитель находится в положении, изображенном на схеме, цилиндр невозможно сдвинуть с места усилием извне.

В зависимости от направления приложения силы левый или правых обратный клапан герметически перекрывает отток рабочей жидкости.

Для выдвижения или возврата гидроцилиндра из подводящей стороны включается расположенный в магистрали слива обратный клапан.

Когда гидравлический распределитель занял нейтральное положение, следует обратить внимание на то, чтобы обе точки подключения деблокируемых обратных клапанов были разгружены в направлении магистрали бака. Только тогда можно обеспечить быстрое и точное закрытие конуса клапанов и герметичность перекрытий.

Гидравлическая система c клапаном наполнения и обратным клапаном с гидравлическим управлением

 

Когда на рабочий гидроцилиндр в гидравлической системе постоянно действует нагрузка (например, суппорт протяжного станка), то гидроцилиндр необходимо предохранить от опускания из-за утечки в гидравлическом распределителе. Это достигается с помощью установленного в сливной магистрали обратного клапана 1 с деблокировкой. Кроме того, необходимо установить клапан противодавления (клапан подключения давления 2). Давление открытия этого клапана примерно на 10% выше веса удерживаемого груза.

При этом возникает эффект гидравлической противодействующей силы.

И только после подачи давления на сторону поршня (А) это «предварительное напряжение» удается преодолеть. В результате поршень опускается.

Скорость опускания регулируется с помощью регулятора потока 3.

Подключенный параллельно к регулятору потока обратный клапан позволяет осуществлять быстрый подъем груза.

 

 

Гидравлическая система с регулированием давления в первом гидроцилиндре и подключением второго цилиндра для выдвижения и возврата

 

Перед нами упрощенная гидросистема зажимного устройства с подачей сверла. На ней представлен принцип гидравлического последовательного включения в зависимости от давления.

На практике необходимо следить за тем, чтобы проводился контроль положения гидроцилиндра и давления с целью, получения очередного сигнала, в зависимости от выше указанных контролируемых величин. Это на схеме не показано.

4/2-распределитель 1, приводимый в движение педалью, удерживается в исходном положении с помощью пружины. Оба цилиндра (подача сверла и гидравлический зажим) втянуты.

При включении распределителя 1 точка подключения Р соединяется с точкой подключения 8, а точка подключения А с точкой подключения Т.

Рабочая жидкость через открытый в исходном положении клапан регулирования давления 2 поступает в цилиндр гидравлического зажима. Цилиндр выдвигается. Канал, соединяющий цилиндр подачи сверла, перекрыт клапаном подключения давления 3.

После того, как цилиндр зажимного устройства занял заданное положение, давление нарастает. В цилиндре зажимного устройства устанавливается регулируемое клапаном 2 давление. В линии насос-клапан регулирования давления давление возрастает до тех пор, пока не достигнет величины, установленной на клапане подключения давления 3.

Когда заданное давление достигнуто, клапан 3 открывается и цилиндр подачи сверла выдвигается со скоростью, установленной на регуляторе потока 5. Возврат цилиндров производится в обратном порядке. Цилиндр зажимного устройства отпускает заготовку только после того, как цилиндр механизма подачи сверла вернулся в исходное положение.

Такая последовательность возврата определяется клапаном подключения давления 4. После того, как пружина вернула распределитель 1 в исходное положение, начинается возврат цилиндров. Рабочая жидкость вначале поступает в цилиндр механизма подачи сверла.

В этот момент канал, ведущий к цилиндру зажимного механизма, перекрыт клапаном подключения давления 4.

Когда цилиндр подачи сверла достиг конечного положения, давление продолжает нарастать. Как только достигается давление, установленное на клапане 4, этот клапан открывает канал цилиндра зажимного механизма и цилиндр начинает возвратное движение.

В гидросистеме применяется саморегулирующий насос с компенсацией давления и регулируемой подачей (например, лопастной насос тип V3). Таким образом, максимальное рабочее давление устанавливается непосредственно на насосе.

 

Гидравлическая система пресса с клапаном наполнения и цилиндром ускоренного хода

 

Как правило, гидравлические прессы обладают большой мощностью. Поэтому в гидравлических системах для прессов применяются гидравлические цилиндры большого объема.

Для обеспечения ускоренного хода поршня вместо дорогостоящих насосов больших объемов применяют так называемые наполнительные клапаны, которые по существу являются крупногабаритными обратными клапанами с гидроуправлением.

Эти клапаны имеют следующий принцип действия:

Предположим, что ползун пресса находится в верхнем (исходном) положении, а движение вниз управляется 4/3-распределителем 6 (положением скрещенных стрелок ), который подает давление на оба цилиндра ускоренного хода 1.

Рабочая жидкость, необходимая для привода ползуна пресса 2, поступает из бака над ползуном 3 через открываемый обратный клапан 4.

После того, как плита пресса прижата к заготовке, сопротивление повышается и давление в гидросистеме нарастает. Открывается регулируемый клапан подключения давления 5 и рабочая жидкость подается в полость цилиндра ползуна пресса. На все три поверхности поршня подается максимальное давление.

Наполнительный клапан перекрывает магистраль бака над ползуном 3. При возврате полости поршня (А) цилиндров ускоренного хода разгружаются, а в полости штоков (В) под давлением подается рабочая жидкость.

Одновременно через магистраль управления давление подается в точку подключения X наполнительного клапана. С помощью цилиндра управления открывается основной конус и рабочая жидкость стекает в бак над ползуном.

 

Гидравлическая система синхронного хода нескольких гидроцилиндров

 

Одним из распространенных способов синхронизации хода гидравлических цилиндров является так называемый «гидравлический боуденовский трос». Правда, применение боуденовского троса в гидравлических системах связано с определенными затратами.

Два гидроцилиндра одинаковых размеров со сплошными поршневыми штоками последовательно подключаются друг к другу. Благодаря этому второй цилиндр повторяет движение первого цилиндра, на который подается давление насоса. Поскольку обе последовательно включенные полости цилиндров столб жидкости только перемещают, ход цилиндров вследствие внутренних, а возможно и внешних утечек, без подпитки может измениться.

Во избежание нежелательных последствий такого изменения хода поршней полость «боуденовского троса» с помощью расположенного справа 4/3-распределителя 2 через каждый ход соединяется кратковременно с магистралью подачи насоса или бака.

Неравномерный ход поршня имеет следующие причины:

а) левый цилиндр первым возвращается в верхнее конечное положение и включает концевой выключатель 3.

Причина: недостаток жидкости между цилиндрами.

Способ устранения: с помощью левого концевика 3 включить магнит «а» гидравлического распределителя 2. Рабочая жидкость будет поступать в магистраль управления до тех пор, пока правый цилиндр также не включит концевой выключатель. Магнит «а» снова отключается.

б) Правый цилиндр первым возвращается в верхнее конечное положение и включает концевой выключатель 4.

Причина: избыток жидкости между цилиндрами.

Способ устранения: с помощью правого концевика 4 включить магнит «b» распределителя 2.

Этим открывается гидравлически деблокируемый обратный клапан 5 и жидкость стекает до тех пор, пока левый цилиндр также не займет конечное положение.

С помощью левого концевого выключателя 3 магнит «b» отключается. В этом случае синхронность хода поршня зависит не только от количества жидкости между цилиндрами, но и от точности исполнения обоих цилиндров.

Общеизвестен тот факт, что в технике невозможно изготовить две абсолютно одинаковые детали.

Поскольку подпиточный распределитель 2, как правило, имеет золотниковую конструкцию, возникает определенная утечка.

Поэтому необходимым условием надежной работы всей системы является установка седельного обратного клапана 5.

 

Закрытая гидравлическая система

 

Под закрытой гидросистемой следует понимать гидросистему в которой используется насос 1, а вместо гидроцилиндра — гидродвигатель 2.

Рабочая жидкость в такой гидросистеме поступает из насоса в гидродвигатель, а оттуда снова во всасывающую магистраль насоса.

Как правило, в закрытой гидросистеме применяется гидронасос с регулируемой подачей в обоих направлениях.

Для практического использования закрытой гидросистемы необходимо следующее дополнительное оборудование.

 

Ограничители давления

 

Оба регулируемых предохранительных клапана 3 и 4 ограничают давление на стороне высокого давления и защищают гидросистему от перегрузок. Рабочая жидкость стекает на сторону низкого давления. Клапаны ограничения давления одновременно служат для торможения гидродвигателя при нулевой подаче насоса.

 

Промывочный клапан и подпиточный контур

 

Промывочный клапан 5 является распределителем с гидравлическим управлением. Когда подача насоса 1 равна нулю, подпиточный насос б через промывочный клапан 5, находящийся в среднем положении, предохранительный клапан 7 и радиатор охлаждения 8 сливает жидкость в бак.

С помощью предохранительного клапана 7 устанавливается подпиточное давление (низкое давление). Оно составляет, как правило, 8 — 15 бар.

Когда насос осуществляет подачу рабочей жидкости, то есть когда в гидродвигатель поступает жидкость, на стороне высокого давления (рабочее давление) включается промывочный клапан, открывающий канал, который соединяет сторону низкого давления с предохранительным клапаном 7.

Например, если слева расположена сторона высокого давления (гидродвигатель 2 вращается вправо), то в этом случае промывочный клапан 5 через левую магистраль управления включается в правом направлении. Благодаря этому сторона низкого давления (справа) соединяется с предохранительным клапаном 7, которым управляет подпиточный насос.

Из стороны низкого давления жидкость через промывочный клапан 5 и предохранительный клапан 7 поступает в бак. Одновременно подпиточный насос б через обратный клапан 9 подает рабочую жидкость на сторону низкого давления. Обратный клапан 10 со стороны высокого давления закрыт.

При смене направления подачи регулируемого насоса давление на промывочный клапан подается с другой стороны. И весь цикл соответственно повторяется.

Благодаря применению промывочного клапана в замкнутой системе осуществляются подача тепла и обмен рабочей жидкости.

 

Кроме того, расмотрим в качестве примера:

Гидравлическая система вилочного погрузчика

 

Гидросистема вильчатого погрузчика выполнена в виде блока управления.

Блок состоит из трех управляемых золотниками распределителей, включенных параллельно:

  • Распределитель 1 цилиндра хода;
  • Распределитель 2 цилиндра наклона;
  • Распределитель 3 дополнительного гидрооборудования.

Когда элементы управления (шестиходовые распределители) находятся в исходном положении, рабочая жидкость в гидросистеме циркулирует из точки подключения насоса Р в точку подключения бака Т без напора.

Включая отдельные элементы управления (1, 2 и 3), мы управляем потребителями.

В канале Р дополнительно устанавливается разделитель потока. Независимо от нагрузки он осуществляет дозировку потока в направлении клапанов 2 (наклонных цилиндров) и 3 (дополнительное гидравлическое оборудование) по заданной величине.

 

Гидравлическая система для установок с меняющейся нагрузкой

 

Нагрузки в приводах опрокидывающих устройств, шанторных ворот шлюзов, подъемных мостов, шлагбаумов и т.д. часто меняются.

То есть в процессе движения меняется направление действия груза. Для того, чтобы заданная скорость потребителя под действием нагрузки не увеличивалась, применяются тормозные клапаны (8 и 9), изображенные на рисунке.

Два нерегулируемых насоса 1 и 2 осуществляют подачу рабочей жидкости через обратные клапаны 5 и 6 и магистраль насоса в распределитель 7.

С помощью предохранительных клапанов с предварительным управлением 3 и 4, посредством на них установленных сверху распределителей для разгрузки давления, насосы могут переключаться на безнапорную циркуляцию.

При выдвижении цилиндра 12 подача жидкости осуществляется через тормозной клапан 8. Тозмозной клапан 9 включается со стороны подачи жидкости. Если после изменения нагрузки скорость движения гидроцилиндра выше заданной, давление управления понижается, то есть тормозной клапан закрывается. Таким образом, скорость движения цилиндра регулируется независимо от нагрузки.

Предохранительные клапаны 10 и 11 служат для вторичного предохранения.

 

 

Компания Гидро-Максимум занимается проектированием и сборкой маслостанций и других гидравлических систем мобильной техники и стационарного оборудования. У нас вы можете заказать построение и сборку любых конфигураций гидравлических систем. 

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о