147909 (Силове обладнання одноковшових екскаваторів з гідроприводом 2-3-ї розмірних груп)

ТЕМА: Силове обладнання одноковшових екскаваторів

з гідроприводом 2-ї – 3-ї розмірних груп

ЗМІСТ

ВСТУП

1. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО НАСОСИ І ГІДРОДВИГУНИ

2. ШЕСТЕРІНЧАСТІ НАСОСИ І ГІДРОМОТОРИ

3. РОТОРНО-ПОРШНЕВІ НАСОСИ І ГІДРОМОТОРИ

4. ГІДРОЦИЛІНДРИ

ВИКОРИСТАНА ЛІТЕРАТУРА

ВСТУП

Система керування гідравлічного приводу екскаватора призначена для зміни напряму руху і регулювання швидкості вихідних ланок (штоків, валів) гідродвигунів, а також для запобігання конструкції екскаватора від перевантажень. Регулювання швидкості досягається зміною витрати рідини, що надходить у гідродвигун.

Основними елементами систем керування є регулюючі пристрої (клапани різного типу, гідророзподільники, дроселі й ін.), а також механічні шарнірно-підоймові й інші системи, за допомогою яких машиніст керує регулюючими пристроями.

Для керування роботою гідроприводу екскаватора використовують пристрої, за допомогою яких регулюють: тиск у лініях і агрегатах гідроприводу; напрямок руху потоку робочої рідини, у тому числі розподіл його між гідродвигунами; величину подачі (витрати) робочої рідини до гідродвигунів.

Деякі з вхідних у систему керування регулюючих пристроїв діють автоматично, інші знаходяться під контролем машиніста. Пристрою для регулювання тиску діють, як правило, автоматично. Пристроями, що регулюють напрямок руху і витрата робочої рідини, у більшості випадків керує машиніст. Зміна напряму руху і величини витрати робочої рідини, подаваної до гідродвигуна, визначає відповідну зміну напрямку і швидкості руху механізму екскаватора, що приводиться від цього гідродвигуна.

За принципом регулювання швидкості (витрати) розрізняють дросельне й об'ємне регулювання, причому в обох випадках воно може бути автоматичним або ручним.

У гідросистемах із дросельним регулюванням витрата рідини регулюється так називаними дросельними пристроями, що представляють собою гідравлічні опори, установлювані на шляху потоків рідини. До них можуть бути віднесені і розподільні пристрої (наприклад, гідророзподільники золотникового типу), у яких змінюється "площа перетину для проходу жидкости. Гідророзподільник використовують також для зміни напрямку потоку рідини і відповідно реверса руху робочого елемента.

Системи з дросельним регулюванням звичайно застосовують при використанні насосів постійної подачі і нереверсованих автоматично регульованих насосів для ручного регулювання швидкості вихідних ланок гідродвигунів незалежно від величини зовнішніх опорів їх рухові.

У гідросистемах з об'ємним регулюванням зміна витрати рідини забезпечується зміною робочого обсягу насоса, тобто його об'ємної подачі. Реверсування руху в закритих гідросистемах досягається зміною напрямку подачі рідини насосом. При цьому, що йдуть до гідродвигуна гідролінії високого і низького тиску міняються місцями.

На більшості екскаваторів з гідравлічним приводом застосовують нереверсивні регульовані насоси (з нереверсованимпотоком рідини), об'ємна подача яких змінюється автоматично в залежності від навантаження. Гідросистеми з такими насосами вимагають застосування гідророзподільників. Крім того, число встановлюваних на екскаваторі насосів звичайно менше числа двигунів, що приводяться від них. Тому потрібні розподільні пристрої, що направляють потік рідини від насоса до того або іншого гідродвигуна і використовувані також для дросельного регулювання цього потоку. Таким чином, на гідравлічних екскаваторах застосовують обидва види регулювання витрати: об'ємне (автоматично регульовані насоси) і дросельне (ручне керування гідророзподільниками) .

Серйозна увага приділяється зменшенню зусилля, необхідного для керування розподільними й іншими пристроями, що регулюють витрата і напрямок руху рідини.

Опір переміщенню золотника гідророзподільника залежить від розмірів золотника, його конструкції й умов роботи в системі гідроприводу. При механічному керуванні гідророзподільниками рух від рукояток пульта керування до золотників гідророзподільника передаються шарнирно-рычажнои механічною системою.

Механічне керування дає можливість без застосування яких-небудь додаткових пристроїв чітко керувати золотником гідророзподільника, утримуючи його в будь-якому проміжному положенні. Таким чином, машиніст може регулювати величину проходу робочої рідини, забезпечуючи за рахунок її дроселювання регулювання витрати і швидкості руху механізму.

На більшості екскаваторів установлені сполучені важелі керування шарнірного типу. Таким важелем можна керувати одночасно або у визначеній послідовності рухами двох елементів, наприклад стрілою і рукояттю, ковшем і поворотом платформи. Це дозволяє в процесі роботи екскаватора сполучати більше число операцій і створює сприятливі умови для роботи машиніста, тому що йому не приходиться переносити руку з одного важеля на іншій.

1. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ПРО НАСОСИ І ГІДРОДВИГУНИ

Насос є частиною об'ємної гідравлічної передачі. Він перетворює механічну енергію в енергію потоку робочої рідини. Робоча рідина транспортується по трубопроводах до гідродвигуна, що перетворює енергію потоку рідини в механічну енергію відомої ланки гідродвигуна (вала гідромотора або штока гідроциліндра), що приводить у дію виконавчий механізм. На гідравлічних екскаваторах застосовують об'ємні насоси в основному двох типів: шестерінчасті і роторно-поршневі. Об'ємним називають насос, у якому рідке середовище переміщається шляхом періодичної зміни обсягу займаної нею камери, що поперемінно повідомляється з входом і виходом насоса.

До шестерінчастих насосів відносять зубцюваті насоси з робочими органами у видглядішестерень, що забезпечують геометричне замикання робочої камери і передавальний крітний момент. Роторно-поршневими називають роторно-поступальні насоси з робочими органами у видгляді поршнів або плунжерів.

Об'ємні гидродвигуни являють собою об'ємні гідромашини, призначені для перетворення енергії потоку робочого середовища в енергію вихідної ланки. Найбільше поширення на екскаваторах одержали гідродвигуни двох типів: гідроциліндри і гідромотори.

Гідроциліндром називають об'ємний гідродвигун зі зворотно-поступальним рухом вихідної ланки (штока або плунжера). Розрізняють гідроциліндри одно- і двосторонньої дії. У перших рух вихідної ланки під дією робочої рідини можливо тільки в одному напрямку, а в других - у двох протилежних напрямках.

Гідромотор - це об'ємний гидродвигун з необмеженим обертальним рухом вихідної ланки (вала).

Існують об'ємні гідромашини, які називаються насосами-моторами, що можуть працювати як у режимі об'ємного насоса, так і в режимі об'ємного гідромотора. Звичайно це бувають уніфіковані вироби, що використовують або в якості насоса, або як гідромотор.

На гідравлічних екскаваторах найбільше застосування одержали шестерінчасті і роторно-поршневі гідромотори.

У шестерінчастого гідромотора робочі камери утворені робочими поверхнями зубчастих коліс і корпуса, а в роторно-поршневого гідромотора - робочими поверхнями поршнів і циліндрів.

Основними технічними показниками насоса є об'ємна подача, тиск, потужність і ККД. Об'ємною подачею насоса називають відношення обсягу подаваного рідкого середовища вчасно.

Розрізняють тиск рідкого середовища на вході в насос, на виході з насоса і граничний тиск насоса. Граничним називають найбільший тиск на виході з насоса, на яке розрахована його конструкція.

Розрізняють потужність, споживану насосом, і корисну потужність насоса. Корисної називають потужність, що повідомляється насосом подаваній рідкому середовищу. Відношення корисної потужності до споживаної потужності насоса є ККД насоса.

Утрати насоса складаються з гідравлических, об'ємних і механічних, котрі оцінюють відповідно ККД. Гідравлічний ККД являє собою відношення корисної потужності насоса до суми корисної потужності і потужності, витраченої на подолання гідравлічних опорів у насосі. Об'ємним ККД називають відношення корисної потужності насоса до суми корисної потужності і потужності, загубленої з витоками. Механічний ККД насоса є величина, що виражає відносну частку механічних втрат у насосі.

Режим роботи насоса, що забезпечує задані технічні показники, називається номінальним. Оптимальним називають режим роботи насоса при найбільшому значенні ККД.

2. ШЕСТЕРІНЧАСТІ НАСОСИ І ГІДРОМОТОРИ

Шестерінчасті насоси бувають із зовнішнім і внутрішнім зачепленням. У насосі з зовнішнім зачепленням (Рис. 2.1.) при обертанні шестерень 1 і 2 у напрямку, зазначеному стрілками, рідина, укладена в западинах шестерень, переноситься з порожнини усмоктування в порожнину нагнітання і потім видавлюється в напірну лінію зубами шестерень, що вступають у зачеплення. Число зубів у шестерень приймають звичайно рівним 6...12. У порожнині усмоктування зуби виходять із зачеплення й обсяг, що звільняється, заповнюється рідиною. Потім процес повторюється.

Рис. 2.1. Схема шестерінчастого насоса з зовнішнім зачепленням:

1, 2 - шестерні, 3 - корпус

Об'ємний ККД в основному залежить від витоків рідини через зазори, утворені голівками зубів і корпусом насоса, а також між торцевими поверхнями шестерень і бічних стінок насоса. Крім того, додатково виникають витоку по лінії контакту зубів. Максимально об'ємний ККД досягає 0,8...0,95. Щоб зменшити витоку, прагнуть максимально зменшити зазори між шестірнями і корпусом насоса. При виготовленні зубів з високою точністю витоку по лінії їхнього контакту можуть бути зведені до нуля.

Насоси з внутрішнім зачепленням застосовують значно рідше. Вони компактніше, але складніше по конструкції і дорожче насосів із зовнішнім зачепленням.

На екскаваторах застосовують шестерінчасті насоси з зовнішнім зачепленням з тиском 10...14 Мпа.

По числу пар шестерень розрізняють односекційні (з одною парою шестерень) і багатосекційні (із двома парами шестерень і більше) насоси. На екскаваторах переважно застосовують односекційні насоси. В односекційному насосі (Рис. 2.2) ведуча 8 і відома 9 шестірні виготовлені заодно з валами й укладені в алюмінієвий корпус 7, що закривають кришкою 5, що прикріплюється болтами 10. Опорними підшипниками ковзання для валів є плаваючі втулки, 6, одночасно вони виконують роль упорних підшипників для торців шестерень 8 і 9. Положення однієї втулки щодо іншої фіксують лисками і дротом.

Рис. 2.2. Шестерінчастий насос у розрізі (а, б) і деталі насоса (в):

1, 2- кільця, 3 - отвір, 4 - ущільнення, 5 - кришка, 6 - втулки, 7- корпус насоса, 8, 9 - шестерні, 10 - болти, 11 - пластина, 12, 13 - кільця

Плаваючі втулки, автоматично притискаються до шестерень незалежно від ступеня зносу їхніх тертьових поверхонь подачею робочої рідини під тиском під торці втулок. Цим досягається високий об'ємний ККД насоса (0,94) і збільшується термін його служби. Щоб уникнути перекосів втулок через нерівномірне навантаження з боку усмоктувальної камери встановлена розвантажувальна пластина 11, обтягнута гумовим кільцем. Рідина, що потрапляє по валах шестерень, надходить через отвір 3 кришки й отвір шестірні 9 у порожнині, що з'єднані з камерою усмоктування. Гумові кільця 1 і 2, а також манжетне ущільнення 4 запобігають витокові рідини з корпуса насоса. Ущільнення закріплене в кришці опорним 12 і розрізним пружинним 13 кільцями.

Рис. 2.3. Односекційний шестерінчастий гідромотор:

1 - корпус, 2 - шайба, 3,5 - кришки, 4 - кільця, 6, 8, 10 - шестірні, 7 - осі, 9 - болти

На хвостовику вала шестірні 8 зроблені шліци для з'єднання насоса з двигуном за допомогою муфти. До бічних площин корпуса насоса болтами прикріплені патрубки, що з'єднують порожнини нагнітання й усмоктування з відповідними трубопроводами.

Насоси випускають як правого, так і лівого обертання і на їхніх корпусах указують: "Правий" або "Лівий". Щоб змінити напрямок обертання, змінюють місцями ведучу і ведену шестірні, повертають кришку на 180°, а втулки так, щоб змінилося положення лінії їхнього контакту по стикових площинах щодо нагнітальної й усмоктувальної площин.

Шестерінчастий гідромотор (Рис. 2.3.). Корпус 1 гідромотора зверху закритий кришкою 3, через порожнини А и Б якої підводиться робоча рідина, а через дренажну порожнину В - приділяються витоки. Гідромотор містить у собі три ведучі шестірні 8 (у розрізі видна одна шестірня), що вільно обертаються на осях 7 до, що приводять у рух відому шестірню 6, виготовлену заодно з валом. За допомогою шайби 2 розподіляється рідина, що надходить через порожнини А и Б. Нижня кришка 5 служить одночасно фланцем для кріплення гідромотора. Усі деталі гідромотора стягнуті по периметрі болтами 9.

Поверхня рознімання ущільнюється п'ятьма гумовими кільцями 4. На консольній частині веденої шестірні закріплена шестірня 10, що безпосередньо закріплюється з зубчастим колесом механізму, що приводиться. Такий гідромотор розвиває великий крітний момент, тому його називають високомоментним і використовують для безпосереднього приводу механізмів без редукторів, наприклад для привода механізму повороту платформи.

Шестерінчасті насоси і гідромотори відрізняються рядом переваг: прості по конструкції, малогабаритні, можуть працювати при високій частоті обертання. Повний ККД більшості шестерінчастих насосів у робочій зоні не перевищує 0,6...0,75, що менше повного ККД насосів інших типів. Крім того, шестерінчасті насоси мають невеликий термін служби при роботі з високим тиском, тому них рекомендується застосовувати в тих гідропередачах екскаваторів, де ККД не має істотного значення.

3. РОТОРНО-ПОРШНЕВІ НАСОСИ І ГІДРОМОТОРИ