ДП вариант гидропередачи одноковшового экскаватора (1219860), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Одним из вариантов снижения вязкости при пуске гидросистемы может стать предпусковой подогрев эксплуатационных жидкостей, в том числе и гидравлического масла. Уже давно во многих зарубежных странах с холодным климатом, а сравнительно недавно и в России, применяют различные предпусковые подогреватели рабочей жидкости. Предпусковые подогреватели имеют разные источники питания: от электросети, бензиновые, дизельные, газовые, наибольшее распространение из них получили подогреватели на жидком топливе и автономные электрические подогреватели, которые, кроме того, выполняют функции отопителя кабины оператора. Предпусковой прогрев двигателя и гидросистемы позволяет заметно снизить износ жизненно важных силовых и насосных установок машины, снизить потребление топлива и расходных материалов, понизить вязкость рабочей жидкости, сокращает общую нагрузку на аккумулятор и потери времени не только на прогрев, но и на ремонт, а также обеспечивает нормальную температуру для работы оператора.
Для прогрева гидравлической жидкости в основном применяются автономные электрические подогреватели, получающие энергию от машины. Как правило подогрев рабочей жидкости осуществляется в гидробаке, в который устанавливаются электрический нагревательный элемент. Помимо нагревательного элемента, в гидравлический бак устанавливается насос вместе с всасывающей линией, для обеспечения соответствия параметров рабочей жидкости в баке, насосе и всасывающей линии. Такое расположение элементов значительно усложняет обслуживание и ремонт экскаваторов с такой системой подогрева. А так как экскаваторы зачастую работают в районах где температура достигает до -45 С, применение гидросистем с подогревателями становится неэффективно, так как такие системы хороши при температурах не более -25 С.
Избежать потерь времени и энергии на подогрев жидкости, при повышенной вязкости возможно путём увеличения давления в гидробаке, что приведёт к улучшению прокачиваемости масла и позволит избежать негативных процессов, связанных с кавитационными процессами.
Существует много разновидностей баков для эксплуатационных жидкостей, причём баки, предназначенные для разных жидкостей, имеют много сходных характеристик и устанавливаемых в них элементов, ввиду сходных выполняемых функций. Гидравлические баки в гидрообъемных трансмиссиях одновременно выполняют несколько функций и поэтому получаются сложными. Рабочая жидкость в них после возврата из системы должна успокоиться, стабилизироваться, из нее должен выйти попавший в процессе работы воздух, а в специальном отстойнике осесть крупные частицы грязи, продукты износа, вода. Развитая поверхность гидравлического бака с ребрами жесткости используется для частичного охлаждения рабочей жидкости. В случае применения наддува гидросистемы большое значение приобретает прочность и жесткость обечайки бака, особенно при изготовлении ее из алюминиевого сплава, что вполне рационально.
Иногда в гидравлическом баке размещают жидкостной теплообменник, который кроме частичного охлаждения рабочей жидкости способен также подогреть ее перед запуском системы при низких температурах окружающего воздуха (при работе на всесезонных маловязких жидкостях МГЕ-10A, АМГ-10, 7-50С-3 предпусковой подогрев до температуры -50°С не требуется). Для этих же целей иногда в корпусе гидробака монтируются тепло-электро-нагревательные элементы с питанием от постороннего источника тока. Жидкостная ёмкость гидробака, обычно составляющая 82...88% от его полной геометрической емкости, в транспортных машин из-за габаритно-весовых ограничений выбирается небольшой, равной 45...60 – секундной максимальной подачи насоса подпитки. Есть тенденция к дальнейшему уменьшению объема бака за счет его лучшей оснащенности.
Конструкция современного гидравлического бака обычно включает в себя входной обратный клапан (позволяет отсоединять входной трубопровод без слива жидкости из бака), центробежный циклон-колодец с мелкой сеткой, который отделяет газы из возвращаемой жидкости и осаждает крупные посторонние частицы и воду в специальном съемном отстойнике (с отсечным клапаном), находящимся под циклоном. Там же устанавливается сливная магнитная пробка, иногда – с аварийным датчиком появления в рабочей жидкости металлических включений. В корпусе гидробака – несколько связанных между собой успокоительных перегородок с отверстиями. На линии всасывания из гидробака – предварительный сетчатый фильтр и запорный кран с сигнализацией, позволяющий проводить обслуживание гидросистемы. В гидравлическом баке обычно устанавливаются датчики температуры рабочей жидкости с сигнализацией перегрева, указатель уровня с датчиком аварийного падения его ниже нормы, мерное стекло с температурной градуировкой оптимального уровня, иногда – указатель давления в корпусе бака. Сообщение гидробака с атмосферой, при отсутствии наддува, осуществляется через сетчатый фильтр-успокоитель с воздушным трактом двигателя. При введении наддува гидравлического бака, что полезно для гидросистемы в целом, он дополнительно оборудуется редукционным клапаном (регулятором давления) наддува, обратным и предохранительным клапанами, вакуумным клапаном. Если воздух для наддува отбирается от пневмосистемы транспортного средства (при ее наличии), он проходит через фильтр-осушитель. При отсутствии отдельной пневмосистемы используется баллон со сжатым воздухом, иногда – с техническим азотом, что предотвращает окисление рабочей жидкости. Гидравлический бак обычно не имеет заливной горловины, источника его загрязнения. Заправка всей гидросистемы чаще всего осуществляется подачей жидкости из емкости через заправочный кран и фильтр с помощью заправочного насоса непосредственно в гидросистему со сливом излишков в гидробак.
Самыми простыми по конструкции являются гидробаки под атмосферным давлением.
Гидробаки под атмосферным давлением открытого типа изготавливают сварными из листовой стали толщиной 1-2 мм или литыми из чугуна. Форма гидробаков чаще всего прямоугольная. Внутри гидробака имеются перегородки, которыми всасывающая труба отделена от сливной, такое устройство удлиняет путь циркуляции жидкости, способствует улучшению условий для пеногашения и оседания на дно гидробака примесей, содержащихся в рабочей жидкости. Для слива рабочей жидкости из бака и удобства его промывки в самом низком месте корпуса бака предусмотрена сливная пробка. С целью сбора ферромагнитных частиц, содержащихся в рабочей жидкости, внутри бака устанавливаются постоянные магниты.
Конструкция бака открытого типа показана на примере бака для гидравлической жидкости стрелового крана КС-35714 на рисунке 1. Гидробак установлен на опорной раме крана и крепится к ней хомутами. Сливная и всасывающая полости гидробака 2 разделены перегородками 1. Рабочая жидкость всасывается насосом в систему через открытый запорный клапан 7, а сливается через сливной 13 и дренажный 14 патрубки. Запорный клапан 7 служит для предотвращения слива рабочей жидкости из гидробака при отсоединении всасывающего рукава или демонтаже насоса. Для закрытия клапана необходимо завернуть вентиль 8. Заправляется гидробак через заливной фильтр 5. Для контроля уровня рабочей жидкости в гидробаке имеется смотровое стекло 12. Магнитные уловители 11 предназначены для улавливания ферро-магнитных частиц из рабочей жидкости. Слив рабочей жидкости из гидробака осуществляется через отверстие в клапане 9 при частичном его вывертывании.
I - перегородка; 2 - гидробак; 3 - крышка; 4 - фильтр воздушный; 5 - фильтр заливной; 6 - прокладка; 7 - клапан запорный; 8 - вентиль; 9 - клапан; 10 - кольцо уплотнительное; II - уловители магнитные; 12 - смотровое стекло; 13, 14 - сливной и дренажный патрубки.
Рисунок 1. Гидробак стрелового крана КС-35714
Достоинства бака открытого типа – хорошие условия для естественного охлаждения и отстоя жидкости. Однако рабочая жидкость при соприкосновении с воздухом быстрее окисляется, засоряется, насыщается воздухом. Кроме баков открытого типа, существуют баки закрытого типа, в которых рабочая жидкость находится под давлением, выше атмосферного. Многие научные публикации, касающиеся вопросов гидравлики, отмечают, что наличие повышенного давления во всасывающей магистрали положительно влияет на работу насосных установок, улучшает условия для всасывания рабочей жидкости, препятствует возникновению кавитации и облегчает пуск насосов и гидросистемы в целом, в условиях низких температур. Известно, что во многих инструкциях по проектированию и обслуживанию гидравлических машин, и особенно машин с большим расходом жидкости, таких как экскаваторы, путевые машины, гидравлические баки должны быть расположены выше чем насосная установка. В тех случаях, где такое расположение бака невозможно, используются либо баки открытого типа с применением в них всасывающего насоса, либо наиболее эффективных, баков под давлением. На сегодняшний день многие производители гидравлики и гидравлических машин осознают полезность применения баков для рабочей жидкости с повышенным давлением. Баки под давлением давно используются в авиационных гидросистемах.
Существуют различные по конструкции баки под давлением, и различают два основных типа баков: с разделителем и без разделителя сред. Принцип работы бака под давлением заключается в том, что рабочая жидкость в нём находится под давлением воздуха или другого газа, подаваемого из внешней пневмосистемы, по мере изменения уровня жидкости пневмосистема поддерживает необходимое номинальное давление. Под действием этого давления рабочая жидкость более интенсивно поступает во всасывающую магистраль к насосу. Отличие бака под давлением без разделителя, от бака с разделителем заключается в том, что в баке без разделителя сред поверхность рабочей жидкости находится под давлением воздуха или газа, который активно растворяется в жидкости и изменяет её упругие свойства, которые негативно сказываются на работе гидропривода. Для того, чтобы удалить растворённые газы, необходимо дополнительно установить деаэраторную установку, которая значительно усложняет конструкцию гидросистемы и, ввиду, относительно малого расхода жидкости, проходящего через деаэратор, гидросистемы с такими баками распространены, в основном, в авиации, для которой присущи низкие расходы жидкости. Многие гидросистемы отечественных самолётов, таких как Ту-154, AH-124, Ил-86, и некоторые другие, имеют гидробак без разделения сред. Принципиальная конструкция бака показана на рисунке 2.
1 – штуцер для подачи газа, 2 и 3 – насадки, 4 – крышка бака, 5 – корпус бака. Рисунок 2. Конструкция бака для рабочей жидкости под давлением выше атмосферного.
Гидробак под давлением содержит насадок 2, через который жидкость из гидросистемы попадает в бак, и насадок 3, через который жидкость поступает к насосу. Корпус 5 бака герметичен и закрывается крышкой 4, через которую бак перед работой заполняется рабочей жидкостью.
Основной особенностью рассматриваемого гидробака является наличие избыточного давления над свободной поверхностью жидкости. Это давление обеспечивается за счет подачи инертного газа, например азота, через штуцер 1. При этом достигается изоляция рабочей жидкости от окружающего воздуха и облегчается работа насоса, если его конструкция требует обеспечения избыточного давления на входе во всасывающую гидролинию.
К недостаткам такого гидробака следует отнести необходимость заправки инертным газом и контакт рабочей жидкости с газом, находящимся под давлением (-0,3 МПа), в результате чего происходит более интенсивное растворение газа в рабочей жидкости со всеми вытекающими отсюда последствиями. Такие недостатки отсутствуют у герметичных баков, в конструкции которых входит эластичная диафрагма или жесткий разделитель, отделяющая полость с рабочей жидкостью от газовой полости, в которую подается воздух или инертный газ под небольшим давлением.
Наиболее простым гидробаком, обеспечивающим герметизацию полости с рабочей жидкостью от окружающего воздуха и газа вообще, является гидробак с эластичным разделителем (рисунок 3). В его корпусе 1 размещена эластичная диафрагма 6, выполненная, например, из резины с жестким центром 3, имеющим форму конуса. Жидкость перед работой может заливаться или через специальный штуцер, или через насадок 5. Воздух из бака удаляется через штуцер 2. К насосу жидкость поступает через насадок 4.
Благодаря отсутствию контакта рабочей жидкости с газом или воздухом значительно увеличивается срок ее службы, а также срок службы и надежность гидросистемы.
1 – корпус, 2 – штуцер для удаления воздуха, 3 – жесткий центр, 4 и 5 – штуцеры сливной и нагнетательной магистрали, 6 – эластичная диафрагма. Рисунок 3. Конструкция гидравлического бака с разделителем.
Конструкции баков с эластичным разделителем используются в самолётах в качестве топливных интегральных баков (мягких баков).
Топливный бак летательного аппарата представляет из себя резервуар для размещения топлива на его борту. Топливные баки входят в топливную систему и различаются: по принципу размещения на: внутренние и дополнительные; по характеру применения на: расходные, предрасходные, балансировочные; по конструктивному исполнению на: баки-кессоны и мягкие баки. Внутренние топливные баки размещаются внутри конструкции аппарата. В фюзеляже располагаются топливные баки, названные фюзеляжными, в консолях крыла и в центроплане соответственно крыльевые и центропланные. Любой из перечисленных баков может быть расходным, предрасходным или балансировочным. Бесперебойная работа двигателя на режимах полёта летательного аппарата с нулевыми, околонулевыми и отрицательными перегрузками обеспечивается встроенным в конструкцию расходного бака, противоперегрузочным отсеком, в котором устанавливается насос подкачки, либо топливный аккумулятор.
Топливный аккумулятор представляет собой цилиндрический сосуд со сферическими днищами, разделённый прорезиненной мембраной на две полости — воздушную и топливную. Воздушная полость находится под давлением сжатого воздуха. Топливная полость соединена с трубопроводом, идущим от насоса подкачки к двигательному насосу, и при работающем насосе подкачки заполнена топливом, так как давление воздуха в воздушной полости меньше минимально возможного давления в трубопроводе за насосом. При этом мембрана прижата к стенкам сосуда и весь его объём заполнен топливом. При отливе топлива от насоса давление в трубопроводе за ним падает, сжатый воздух давит на мембрану и она вытесняет топливо из топливной полости в магистраль подкачки (проходу топлива в насос препятствует установленный в магистрали обратный клапан). Вместимость топливного аккумулятора определяется расчётным временем действия перегрузок, приводящих к отливу топлива от насоса.
Конструктивно расходный топливный бак представляет собой герметичный отсек, так называемый баккессон, либо выполненный из эластичных материалов съёмный мягкий бак. В последнем случае отсек служит для бака контейнером и не является герметичным. Мягкий топливный бак может быть протектированным. Внутренний слой такого бака изготовлен из топливостойкой резины, наружный — из силовой кордовой ткани, между ними — слой губки. При повреждении бака и попадании на губку топлива происходит её набухание, таким образом восстанавливается герметичность стенки бака. Мягкий бак вкладывается в контейнер, расправляется в нём и фиксируется с помощью штырей, кнопок или распорных шпангоутов.
Для предохранения топливного бака от взрыва применяются два способа защиты: заполнение надтопливного пространства нейтральным газом по мере выработки топлива и заполнение части объёма бака ячеистым пенополиуретаном.
Принципиальная конструкция бака поршневого типа, с жёстким разделителем показана на рисунке 4. В таком баке отсутствует контакт рабочей жидкости с газом и обеспечивается избыточное давление жидкости в гидробаке. В его корпусе 1 цилиндрической формы размещен поршень 2. Поршень снабжен дополнительным плунжером, к торцу которого рабочая жидкость из гидросистемы попадает под давлением рн. Это давление создает избыточное давление в гидробаке меньшее, чем давление рн на величину, пропорциональную отношению площади плунжера к площади поршня. К недостаткам такого бака следует отнести его относительную сложность из-за наличия поршня и плунжера с уплотнительными устройствами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
