Объемный гидропривод. Основные понятия и определения.

Объемным гидроприводом называется совокупность объемных гидромашин, гидроаппаратуры, гидролиний (трубопроводов) и вспомогательных устройств, предназначенная для передачи энергии и преобразования движения посредством жидкости. К числу гидромашин относятся насосы и гидродвигатели, которых может быть несколько. Гидроаппаратура — это устройства управления гидроприводом, при помощи которых он регулируется, а также средства защиты его от чрезмерно высоких п низких давлений жидкости. К гидроаппаратуре относятся дроссели, клапаны разного назначения и гидрораспределители — устройства для изменения направления потока жидкости. Вспомогательными устройствами служат так называемые кондиционеры рабочей жидкости, обеспечивающие её качество и состояние. Это различные отделители твердых частиц, в том числе фильтры, теплообменники (нагреватели и охладители жидкости), гидробаки, а также гидроаккумуляторы. Перечисленные элементы связаны между собой гидролиниями, по которым движется рабочая жидкость. Принцип действия объемного гидропривода основан на малой сжимаемости капельных жидкостей и передаче давления в них по закону Паскаля. Рассмотрим простейший гидропривод (рис.). Два цилиндра 1 и 2 заполнены жидкостью и соединены между собой трубопроводом. Поршень цилиндра 1 под действием силы перемещается вниз, вытесняя жидкость в цилиндр 2. Поршень цилиндра 2 при этом перемещается вверх и преодолевает нагрузку (силу)  Если пренебрегать потерями давлении в системе, то по закону Паскаля давление в цилиндрах 1 и 2 будет одинаковым и равным где — площади поршней цилиндров 1 и 2. Считая жидкость практически несжимаемой, можно записать: Мощность, затрачиваемая па перемещение поршня в цилиндре 1, выражается соотношением  Так как величина  является расходом жидкости , то условие передачи энергии можно (при отсутствии сил трения) представить в виде  где  — мощность потока жидкости; й — мощность, развиваемая поршнем цилиндра 2, т. е. работа выходного звена системы, отнесенная к единице времени. Каждый объемный гидропривод содержит источник энергии, т. е. жидкости под давлением. По виду источника энергии гидроприводы разделяют на три типа.

1. Насосный гидропривод — гидропривод, в котором рабочая жидкость подается в гидродвигатель объемным насосом, входящим в состав этого

гидропривода. Он применяется наиболее широко. По характеру циркуляции рабочей жидкости насосные гидроприводы разделяют на гидроприводы с замкнутой циркуляцией жидкости (жидкость от гидродвигателя поступает во всасывающую гидролинию насоса) и гидроприводы с разомкнутой циркуляцией жидкости (жидкость от гидродвигателя поступает в гидробак).

2. Аккумуляторный гидропривод, в котором рабочая жидкость подается в гидродвигатель от предварительно заряженного гидроаккумулятора. Такие гидроприводы используют в системах с кратковременным рабочим циклом или с ограниченным числом циклов.

3. Магистральный гидропривод, в котором рабочая жидкость поступает в гидродвигатель из гидромагистрали. Напор рабочей жидкости в гидромагистрали создается насосной станцией, состоящей из одного или нескольких насосов и питающей несколько гидроприводов (централизованная система питания).

По характеру движения выходного звена различают объемные гидроприводы: поступательного движения — с возвратно-поступательным движением выходного звена и с гидродвигателями в виде гидроцилиндров; поворотного движения — с возвратно-поворотным движением выходного звена на угол менее 360° и с поворотными гидродвигателями; вращательного движения — с вращательным движением выходною звена и с гидродвигателями в виде гидромоторов. Если в объемном гидроприводе отсутствует устройство для изменения скорости выходного звена, то такой гидропривод является нерегулируемым. Гидропривод, в котором скорость выходного звена можно изменять по заданному закону является регулируемым. Применяются следующие два способа регулирования скорости выходного звена объемных гидроприводов: дроссельное регулирование, т. е. регулирование скорости дросселированием потока рабочей жидкости и отводом части потока через дроссель или клапан, минуя гидродвигатель; объемное регулирование, т. е. регулирование скорости изменением рабочего объема насоса или гидродвигателя или того и другого. Регулирование гидропривода может быть ручным, автоматическим и программным. Если в гидроприводе скорость выходного звена поддерживается постоянной при изменении внешних воздействий, то такой гидропривод называют стабилизированным. Следящим гидроприводом называют такой регулируемый гидропривод, в котором выходное звено повторяет движения звена управления.

77.1 Гидролинии. Гидроемкости. Рабочие жидкости. Принципиальные схемы.

Гидролиниями называются устройства, предназначенные для объединения отдельных элементов объемного гидропривода в единую гидросистему. По ним происходит движение рабочей жидкости от одного гидроаппарата к другому в процессе работы объемного гидропривода. В гидроприводе различают следующие типы гидролиний: • всасывающая – это гидролиния, по которой рабочая жидкость движется к насосу; • напорная – это гидролиния, по которой рабочая жидкость движется от насоса или гидроаккумулятора к гидродвигателю; • сливная – это гидролиния, по которой рабочая жидкость сливается в гидробак; • управления – это гидролиния, по которой рабочая жидкость движется к устройствам управления и регулирования; • дренажная – это гидролиния, предназначенная для отвода утечек рабочей жидкости от гидроагрегатов в гидробак. Гидролинии выполняются либо в виде трубопровода, соединяющего агрегаты и устройства гидропривода, либо в виде каналов, полученных сверлением, литьем или штамповкой в корпусе агрегата (устройства).

Гидроемкостями называются устройства, предназначенные для содержания рабочей среды с целью использования ее в процессе работы объемного гидропривода.  К ним относятся гидробаки и гидроаккумуляторы.

В гидроприводе рабочая жидкость является энергоносителем, благодаря которому устанавливается связь между насосом и гидродвигателем. Кроме того, рабочая жидкость обеспечивает смазку подвижных частей элементов гидропривода. В качестве рабочих жидкостей в гидравлическом приводе применяют минеральные масла, водомасляные эмульсии, смеси и синтетические жидкости. Выбор типа и марки рабочей жидкости определяется назначением, степенью надежности и условиями эксплуатации гидроприводов машин. Минеральные масла получают в результате переработки высококачественных сортов нефти с введением в них присадок, улучшающих их физические свойства. Водомасляные эмульсии представляют собой смеси воды и минерального масла в соотношениях 100:1, 50:1 и т.д. Минеральные масла в эмульсиях служат для уменьшения коррозионного воздействия рабочей жидкости и увеличения смазывающей способности. Применение ограничено отрицательными и высокими (до 60 С) температурами. Смеси различных сортов минеральных масел между собой, с керосином, глицерином и т.д. применяют в гидросистемах высокой точности, а также в гидросистемах, работающих в условиях низких температур. Синтетические жидкости на основе силиконов, хлор- и фторуглеродистых соединениях - негорючи, стойки к воздействию химических элементов, обладают стабильностью вязкостных характеристик в широком диапазоне температур. В последнее время, несмотря на высокую стоимость синтетических жидкостей, они находят все большее применение в гидроприводах машин общего назначения.

77.2 Гидролинии. Гидроемкости. Рабочие жидкости. Принципиальные схемы.

Принципиальные схемы гидроприводов. На рис. приведены три принципиальные схемы, соответствующие трем классам гидроприводов, которые различаются характером движения выходного звена. На схемах применены следующие обозначения: 1 — регулируемый насос, 2 — гидродвигатель (на схеме а им является гидроцилиндр, на схеме б — поворотный гидродвигатель и на схеме в — гидромотор), 3 — гидрораспределитель (на схеме а — двух позиционный с управлением от кулачка и с пружинным возвратом, на схеме б — трёхпозиционный с управлением от электромагнитов и на схеме в — трехпозиционный с ручным управлением), 4 — предохранительный клапан, 5 — бак. Насос засасывает жидкость из бака и нагнетает ее в гидродвигатель через распределитель. Из гидродвигателя жидкость движется через другой канал распределителя и сливается в бак. Предохранительный клапан отрегулирован на предельно допустимое давление и предохраняет систему гидропривода с приводящим двигателем от перегрузок. Для улучшения условий всасывания жидкости из бака и предотвращения кавитации в насосе в гидроприводе вращательного движения (в) применен бак с наддувом, т. е. с давлением газа над поверхностью жидкости выше атмосферного. Изменение направления движения выходного звена гидродвигателя (реверсирование) осуществляется изменением позиции распределителя, а регулирование скорости этого движения — увеличением или уменьшением рабочего объема насоса. На рис. показаны принципиальные схемы гидроприводов с разомкнутой циркуляцией жидкости. Разрыв циркуляции происходит в баке, при этом исключается возможность реверсирования гидродвигателей путем изменения направления подачи насоса (реверса подачи). Для этой цели обязательно применение распределителей.