Башта Т.М. - Машиностроительная гидравлика

Т. М. БАШТА МАШИНОСТРОИИЛЬНАЯ ГИДРАВЛИБА СПРАВОЧНОЕ ПОСОБИЕ инланнж а-е,нкРИРАнотАннон и дополнжннов ИЗДАТЕЛЬСТВО «М А Ш И Н О С Т Р О Е И И Ее Москва 1971 РДК 621 1ОЗ> Машиностроительная гидравляка. В а ш т а Т. М., «Машиностроение», 1971, стр. 672. В книге приведены основные положения по гидравлике трубопроводов, течанию жидкости через напиллярные щели, теории гидравлического удава в гидро- системах. Рассмотрены основы теории, проектирования и расчета насосов, гидродвигателей рааличного типа, а также приборов распределения рабочей жидкости, предохраннтел,ных и регулирующих устройств, гпдравлкческих аккумуляторов и следящих систем.

Справочное пособие преднааначено для научных и ипженерно-технических работников, запятых исследованием, проектированием н проиаводством гидравлияеских систем и агрегатов в различных отраслях машиностроения. Табл. 24, нлл. 425. Рецензент д-р техн. наук проф. С. М. Егер з-з-е зов-то ПРЕДИСЛОВИЕ Преимуществами гидроприводов являются малый веси объем, приходящиеся на единицу передаваемой мощности, простота осуществления бесступенчатого регулирования скоростей и высокая степень редукции, высокий коэффициент полезного действия, надежность, устойчивость заданных режимов работы, простота управления и обслуживания, а также универсальность применения.

Применение гидроприводов упрощает, как правило, решение' многих технических аадач, в частности аяачительно упрощает автоматиаацию производственных процессов и повышает качество. машин, позволяет значительно уменьшить их вес и габариты. Последнее преимущество особенно важно для сухопутных, вод-, ных и воздушных транспортных машин, установок горнорудной и угольной промьппленностей, строительных и дорожных машин, тракторов и сельскохозяйственных машин н пр.

Важную роль гидравлические приводы играют также в техническом прогрессе различных машин стационарного типа. Так, например, в металлообрабатывающих станках решаются вопросы автоматизации технологических процессов и в частности — автоматизации операций обработки деталей по шаблонам и программным устройствам. Укаэанные преимущества гидравлических приводов позволяют широко их применять в самых рааличных отраслях машиностроения. Чтобы оценить применение гидравлических устройств в современных машинах, следует указать, что иногда в одной машине насчитывается по нескольку сотен единиц гидравлических агрегатов; протяженность трубопроводов при атом достигает сотен метров. Примерами могут служить самолеты, водные суда, машины угольной и металлургической промышленностей, 1' судостроительные и дорожные машины, металлообрабатывающие станки и пр.

Широкое применение гидроприводов требует постоянного их усовершенствования и соэдания требуемой номенклатуры. В последнее время применяется более 10000 наименований гидроприводов, мощность выпускаемых гидромашин достигает 4000, э уникальных 4000 квлг. В справочном пособии, включающем широкий комплекс сведений по вопросам прикладной гидравлики, конструирования, изготовления и эксплуатации гидропередач, обобщен многолетний опыт работы автора по соэданию, исследованию и применению этих передач, а также опыт отечественного и эарубежного машиностроения по этой специальности.

ВВЕДЕНИЕ Понятие «машиност«юительная гилпавликаэ является условным и включает в себя широкий комплекс технических сведений по вопросам прикладной гидравлики вяаких жидкостей применительно к объемным гидроприводам, а также комплекс сведений по вопросам их конструирования, изготовления и эксплуатации.

В общем случае гидроприводом называется устройство для ( приведения в движение машин и их механизмов, состоящее иа; источника расхода жидкости, которым в большинстве случаев служит насос, и кидродвигателя возвратно-поступательного или ) вращательного и поворотного движения, а также системы управ-, ления, вспомогательных устройств и жидкостных магистралей (трубопроводов). Насосом называют гидравлическую машину, преобразующую приложенную к его валу механическую энергию приводного двигателя в гидравлическую энергию потока жидкости, и гидродвигателем — машину, преобразующую энергию жидкости в механическую энергию.

Широта применения гидравлических приводов (систем) в машинах обусловлена их преимуществами, наиболее важными из которых являются относительно малые габариты и высокая весовая отдача, под которой понимается вес, приходящийся на единицу передаваемой мощности. Так, габариты современного гидравлического ротативного гидромотора и насоса при давлении 200 кГ(см» составляют всего лишь 12 — 13% габаритов электродви-~ гателя и электрогенератора той же мощности, вес насосов и гидрав-~ лических моторов составляет 10 — 20У» веса электрических агрегатов подобного назначения такой же мощности.

Малым весом, приходящимся на единицу тягового усилия, отличаются также гидравлические двигатели прямолинейного движения (силовые цилиндры). Так, например, вес некоторых тандемных гидродвигателей этого типа на усилие 150 т не превышает 140 — 150 кг. С целью дальнейшего уменьшения габаритов и веса гидро- агрегатов повышают давление жидкости до 700 кГ(см» и выше. Это особенно важно, так как усилия, развиваемые гидравлическим приводом мощных прессов, достигают 50 000 т и выше. Кроме того, для снижения веса насосов повышают их скорости.

Так, фирмой Виккерс (США) изготовлены и проведены испытания насосов при 20 000 и 30 000 об~мин. Гидродвигатели вращательного действия характеризуются высоким отношением крутящего момента на выходном валу к моменту инерции ротора, величина которого определяет динамические свойства двигателя. Практика показывает, что на гидравлический мотор приходится в среднем не более 59о момента инерции приводимого им механизма. Преимущества гидродвигателей по этому показателю перед электродвигателями обусловлены тем, что удельная сила их практически неогранпчена, и при давлении жидкости примерно 300 кГ/смз она в 20 — 25 раз больше, чем у электродвигателя. Отношение развиваемого момента к моменту инерции гидро- мотора превышает на порядок то же откошение для электродвигателей, что во многих случаях является решающим фактором для характеристики гидросистемы и в частности — для следящих систем.

Для качественной оценки гпдродвнгателей по отому параметру можно укааать, например, что момент инерции ротора пластинчатого (лопастного) гидромотора (1У = 2,5 ввгл при и = 1000 обытия и р = 65 кГ(смз) равен 0,0000204 кГ(сека. Указанные преимущества в равной мере относятся также и к приводам прямолинейного возвратно-поступательного и поворотного (качательного) движений. В связи с малой величиной отношения вращающего момента гидромотора к инерции его подвижных частей может быть получено ничтожно малое время реверса и разгон до максимальных оборотов, т.

е. высокое быстродействие привода и соответственно малое время запаздывания при отработке командных сигналов, что особенно важно для быстродействующих следящих механизмов. Практически реверс гидродвигателя без маховых масс происходит мгновенно и запаздывание обусловлено лишь сжимаемостыо масла и составляет обычно всего несколько миллисекунд. Так, например, время раагона гидравлического мотора средней мощности (5 — 10 л. с.) не превышает 0,1 сел, для некоторых же моторов оно не превышает 0,03 — 0,04 сек. Время, требующееся на реверсирование ползуяа гидрофицированного поперечнострогального станка (ход ползуна 650 мм, скорость рабочего хода 45 и!сев, скорость обратного хода 60 м!сел, мощность приводного электродвигателя 6 квт,максимальное давление жидкости 60 кГ!см'), доведено до 0,05 — 0,06 сек.

Гидропривод позволяет получить высокую частоту реверсирования, которая для гидромотора вращательного типа может быть доведена до 500 реверсов в минуту. Число ходов гидравлического 10-тонного пресса с гидродвигателем прямолинейного движения достигает 400 ходов в минуту. Число же реверсирований гидро- приводов прямолинейного движения с относительно небольшой массой и ходом достигает 1000 реверсов в минуту.

В атом случае гидропривод сравним лишь с пневматическим инструментом ударного действия, допускающим до 1500 — 1700 реверсов в минуту. При расчетах быстродействия гидросистем высокого давления и особенно с большой протяженностью нагнетательных трубопроводов необходимо учитывать упругость системы, обусловленную сжатием жидкости и деформацией трубопроводов и агрегатов. Высоким быстродействием обладают также и насосы. Так, например, время, в течение которого подача (производительность) авиационного насоса может быть изменена от нулевого до максимального значения, не превышает 0,04 сел, снижение же ее от максимального значения до нулевого за 0,02 сея.