125174 (Гидропривод, гидрораспределители и гидроусилители)

1. Жидкость - сплошная среда обладающая способностью легко изменять свою форму под воздействием незначительных сил.

Свойства:

1)Текучесть – способность жидкости деформироваться под действием незначительных сил.

2)Плотность.

3)Удельный вес.

4)Сжимаемость.

5)Температурное сопротивление.

6)Сопротивление растягивающим усилием.

7)Силы поверхностного натяжения.

8)Вязкость сопротивление сдвигу слоёв.

9) Парообразование – изменение агрегатного состояния.

10)Растворение.

2.Гидростатическое давление –в любой точки жидкости возникает давление , под действием поверхностных и объёмных сил.

Гидростатическое давление – действие в жидкости, возникающее в результате действия сжимающих сил.

Свойства:

1. Всегда направлено по нормали к поверхности.

2. В любой точке жидкости гидростатическое давление во всех направлениях одинаково.

3. Является функцией оси координат.

Виды:

1. Атмосферное - давление окружающей среды.

2. Избыточное – давление превышающее атмосферное.

3. Абсолютное – сумма атмосферного и избыточного.

4. Вакуметрическое – давление меньше атмосферного.

Основное уравнение гидростатики:

P = P0 + ρgh = P0 + hγ

Давление в любой точке покоящейся жидкости равно внешнему давлению сложенному с весом столба жидкости высотой от свободной поверхности до заданной точки и площадь основания =1.

Закон Паскаля – давление, приложенное к жидкости передаётся во все точки этой жидкости.

Гидростатические машины- принцип действия основан на законе Паскаля.(гидропресс, мультипликатор – поступательный гидропреобразователь).

Сила давления жидкости на плоскую стенку :

Pc=Po+ (ро)gh

P=Pc S=(Po+(ро)gh)S

Давление жидкости на плоскую поверхность, равно произведению произведению площади этой поверхности на гидростатическое уравнение этой поверхности.

Сила давления жидкости на цилиндрические поверхности:

P=кореньPг в квадрате+Pв в квадрате

Pв=PoSг+ (ро)ghS

Гидростатический парадокс — явление, при котором вес налитой в сосуд жидкости может отличаться от силы давления на дно.

Закон Архимеда – на любое тело погруженное в жидкость действует Архимедовая сила направленная вверх и равная жидкости оббьем которой равен объёму погруженному в жидкость.

Виды движения жидкости:

Неустановившееся движение – такое, при котором в любой точке потока скорость движения и давление с течением времени изменяются.

Установившееся движение – такое, при котором в любой точке потока скорость движения и давление с течением времени не изменяются.

Равномерное движение характеризуется тем, что скорости, форма и площадь сечения потока не изменяются по длине потока.

Неравномерное движение отличается изменением скоростей, глубин, площадей сечений потока по длине потока.

Напорное – движение, при котором нет свободной поверхности и поток со всех сторон ограничен стенками.

Безнапорное – движение, при котором меняется свободная поверхность.

Расходом жидкости обычно называют количество жидкости, проходящее через определенное сечение канала (трубопровода) в единицу времени.

Уравнение неразрывности – количество жидкости вдоль всей траектории пути, величина постоянная, это уравнение справедливо:

1. Жидкость капельная.

2. Жидкость движения без разрывов.

3. Количество частиц вдоль всей траектории пути не изменяется.

Уравнение Бернулли.

Идеальна жидкость, в которой отсутствуют силы трения, силами сцепления натяжения пренебрегают.

Для идеальной жидкости сумма потенциальной и кинематической энергии для любого сечения величина постоянная

Режимы движения жидкости:

1. Ламинарный- жидкость движется без перемешивания нет пульсации скоростей и давления.

2. Турбулентный – происходит перемешивание жидкости есть пульсация скорости и давления.

3. Критический – переход ламинарного режима в турбулентный и наоборот.

Кавитация – процесс закипания жидкости или выделения из неё пузырьков воздуха или газа в местах сужения трубопровода.

Потери давления в трубопроводе:

1. Местные – потери вызванные изменением скорости из-за изменения площади сечения, при расширении, сужении трубопровода, или изменении потока жидкости.

2. Потери по длине – потери вызванные силами трения между соями жидкости и между жидкостью и стеками трубопровода.

Гидравлический удар – колебательный процесс резкого повышения или понижения давления в местах внезапного перекрытия трубопровода, процесс может привести к разрыву трубопровода, поэтому трубопроводы перекрываются плавно.

Расход:

Q=V/t=v*s

Рабочие жидкости, применяемые в гидроприводе:

1. Нефтяные жидкости – смазывание системы, пожаро и взрывоопасные, малый диапазон температур.

2. Синтетические – не горючи малая зависимость вязкости от температуры, плохие смазывающие свойства.

3. Водо-полимерные – водный раствор полимеров, не горючи, не токсичны, плохие смазывающие свойства, плохая коррозионная стойкость.

4. Эмульсионные – нетоксичны, пожаростойкие, плохие смазывающие свойства, малый диапазон температур.

Под роторными гидромашинами понимают объёмные роторные насосы и гидромоторы. В роторных гидромашинах подвижные рабочие элементы, образующие рабочие камеры, совершают вращательное или вращательное и возвратно-поступательное движение. Роторные гидромашины имеют три основных рабочих элемента: ротор, статор и замыкатель. Они бывают регулиремые и нерегулируемые, с постоянным и реверсивным потоком, одно двух и многократного действия. Основные параметры: рабочий объём, номинальный рабочий объём, номинальное давление, перепад давления, действительная подача, полная мощность.

В зависимости от характера движения выходного звена гидродвигатели делят на гидродвигатели поступательного движения (линейные), вращательного движения (ротационные) и поворотные. В гидродвигателях поступательного движения, к которым относят гидроцилиндры различных конструкций, выходное звено — шток или плунжер — может перемещаться возвратно-поступательно в пределах максимального хода, длина которого определяется конструкцией гидроцилиндра. Гидродвигатели вращательного движения называют гидромоторами. Выходное звено — вал гидромотора — может вращаться в обе стороны. В поворотных гидродвигателях выходное звено —вал гидродвигателя — может поворачиваться в пределах некоторого угла (обычно менее 360°). По типу применяемого гидродвигателя гидропривод также называют гидроприводом поступательного, вращательного или поворотного движения.

Шестерённым называется роторный насос с рабочими звеньями в виде шестерён, обеспечивающих геометрическое замыкание рабочих камер и передающих вращающий момент. Шестерённые насосы применяются в гидроприводах как самостоятельные источники питания невысокого давления или как вспомогательные насосы для подпитки гидросистем. Состоит из ведущей шестерни и ведомой , корпус является статором, ведущая шестерня ротором, а ведомая замыкателем.

Изготавливают пластинчатые гидромашины однократного действия и двукратного действия. Известны также гидромашины многократного действия[2]. В машинах однократного действия за один оборот вала гидромашины процесс всасывания и нагнетания осуществляется один раз, в машинах двукратного действия - два раза.

Пластинчатые насосы могут использоваться в режиме гидромотора только в том случае, если в пространстве под пластинами расположены пружины, осуществляющие прижим пластин к корпусу статора. При отсутствии таких пружин насос не является обратимым.

Принцип работы насоса однократного действия состоит в следующем. При сообщении вращающего момента валу насоса ротор гидромашины приходит во вращение. Под действием центробежной силы (или под действием силы упругости пружин, находящихся под пластинами) пластины прижимаются к корпусу статора, в результате чего образуется две полости, герметично отделённых друг от друга. Объём одной из полостей постепенно увеличивается (в эту полость происходит всасывание), а одновременно с этим объём другой полости постепенно уменьшается (из этой полости осуществляется нагнетание рабочей жидкости).

Радиально-поршневой насос – поршневой насос, у которого рабочие камеры образованы рабочими поверхностями поршней и цилиндров, а оси поршней расположены перпендикулярно к оси блока цилиндров или составляют с ней угол более 45(градусов). При вращении ротора, поршни совершают сложное движение – они вращаются вместе с ротором и движутся возвратно-поступательно в своих цилиндрах так, что постоянно контактируют с нпаправляющей статора. Поршни прижимаются к статору центробежными силами, давлением жидкости и иногда пружинами.

Аксиально-поршневой насос – поршневой насос, у которого рабочие камеры образованы рабочими поверхностями цилиндров и поршней, а оси поршнейпараллельны оси блока цилиндровили составляют сней угол не более 45 (градусов). При вращении вала насоса крутящий момент передаётся блоку цилиндров . При этом из-за наличия угла наклона диска поршни совершают сложное движение , они вращаются вместе с блоком цилиндров и одновременно совершают возвратно-поступательное движение в цилиндрах блока, при котором происходят рабочие процессы всасывания и нагнетания.

Гидроцилиндр – объёмный гидродвигатель с ограниченным возвратно-поступательным движением выходного звена. Бывают поршневые, плунжерные, телескопические, мембранные и сильфонные. Поршневые цилиндры разделяют на одностороннего и двухсторонненго действия, с односторонним и двухсторонним штоком, с подвижным штоком и подвижным корпусом.

Поворотные гидродвигатели – двигатель с ограниченным углом поворота выходного звена. Могут быть пластинчатым ( корпус – ротор,пластина), поворотно-поршневой ( зубчатое колесо, рейка с поршнями).

Гидроаппараты – устройство для управления гидроприводом.

Гидроаппараты:

Направляющие – аппараты для пука, остановки и изменения напрвления потока жидкости путём полного открытия или закрытия рабочих окон.

Гидрозамок – пропускает жидкость в одном направлении, в обоих направлениях при наличии внешнего воздействия.

Регулятор расхода – поддерживает заданное значение расхода, независимо от перепада давления в подводимом и не подводимом потоке жидкости.

Регулирующие – предназначены для пуска, остановки, изменения направления потока рабочей жидкости, а также управления расходом путём частичного перекрытия окон.

Синхронизатор – для поддержания расхода рабочей жидкости в одной или нескольких линиях.

Регулятор давления состоит из блока, куда входит клапан и дроссель.

Настраиваемые и регулируемые.

Золотниковые, крановые, клапаны.

Назначение гидрораспределителей

Гидрораспределитель предназначен для изменения направления или пуска и остановки потока рабочей жидкости в гидравлических системах станков, прессов и других стационарных машин.

Гидрораспределители служат для изменения распределения потока жидкости к силовым элементам гидропривода в направлении от насосной станции, а также от силовых элементов к сливной магистрали. Такими силовыми элементами гидрораспределителей служат гидростойки, гидродомкраты и вспомогательные гидроцилиндры. Бывают золотниковые, крановые, клапанные, направляющие, дроселирующие.

Гидродросель – это регулирующий гидроаппарат, предназначенный для управления расходом, путём создания сопротивления.

Клапаны:

1. Обратный – направляющий ГА предназначенный для пропускания жидкости в одном направлении и запирании обратно.

2. Давления – регулирующие гидроаппараты предназначены для управления рабочей жидкости.

Клапаны давления бывают:

1. Прямого и непрямого действия.

2. Напорные, редукционные, разности давлений и соотношения давлений.

Напорные клапаны бывают:

Предохранительный – регулирующий гидроаппарат предназначенный для поддержания постоянного давления в трубопроводе , это клапан кратковременного действия.

Перелевной – регулирующий ГА предназначенный для поддержания постоянного давления в трубопроводе. Клапан длительного времени работы.

Редукционный – регулирующий гидроаппарат для поддержания подводимого давления.

Дросельное регулирование ГП.

ГП с дроссельным управлением – такой ГП в котором параметры движения выходного звена регулируются с помощью регулируемого дросселя, дросселирующего распределителя ЭГУ.

1. Дросельное регулирование с регулируемым дросселем.

1. Дросель на входе.

2. Дроссель на выходе .

3. Параллельная установка дросселя.

1. Дрсельное регулирование с дросилирующим распределителем.

Объёмное ( машинное) регулирование ГП.

ГП с объёмным регулированием, такой ГП в котором параметры движения выходного звена осуществляются с помощью регулируемого насоса, регулируемого мотора или одновременно регулируемыми обоими.

С регулируемым насосом – замкнутый поток жидкости, для подпитки сети берётся насос небольшой мощности и подпитка осуществляется всегда в сливную линию.

Усилители мощности – совокупность гидроппаратов, предназначенных для преобразования и усиления сигнала в поток рабочей жидкости.

Гидроусилители с электрическим управлением называют электрогидроусилителем. Бывают

1. Одно, двух, и много коскадные.

2. Золотниковыве, струйные.

3. Обратные и без обратной связи.

4. Обратная связь электрическая и механическая.

Принцип работы золотникового ЭГУ

К золотникам присоединяются якоря с электромагнитами, в нейтральном положении золотники перекрывают отверстие и жидкость к двигателю не поступает. При подаче сигнала на один из магнитов якорь сдвигает золотники открывая отверстие таки образом, что жидкость поступает в одну из камер ГЦ, из другой происходит слив. Затем сигнал подаётся на другой электромагнит, и второй якорь сдвигает золотники в противоположную сторону, при этом жидкость поступает в другую камеру гидроцилиндра.

Струйный ЭГУ.

При нейтральном положении трубка, которая заканчивается насадком, вся жидкость поступающая насосом идёт на слив. Для смещения струйной трубки с двух сторон установлены электромагниты с якорями, при подаче сигнала на один из магнитов струйная трубка смещается так, что жидкость поступает в одно из отверстий сопловой головки, затем в одну из камер гидроцилиндра С другой камеры ГЦ жидкость идёт на слив, затем сигнал подаётся на другой электромагнит, и струйная трубка смещается в противоположную сторону, жидкость при этом поступает в другую камеру ГЦ.