Принцип дії і властивості об’ємного гідроприводу

Принцип дії і властивості об'ємного гідроприводу

На відміну від гідродинамічного приводу, де робоче зусилля, що передається рухомій рідиною, істотно залежить від швидкості руху рідини, в об'ємному гідроприводі передане зусилля практично не залежить від швидкості рідини. В об'ємному гідроприводі рідина витісняється при великому робочому тиску »ванні (до 40 МПа). Швидкість руху рідини при цьому невелика (до 10 м / с), тому вплив швидкісного напору незначно, а переважає вплив статичного напору.

Мал. 50. Сили, що діють на кубик, занурений в рідину під тиском р

Мал. 51. Схема дії об'ємного гідроприводу:
1 - ручка, 2, 6 - поршні, 3, 5 - гідроцілннд-ри, 4 - трубопровід

На рис. 50 показаний посудину з рідиною, що знаходиться під тиском р. У рідину опущений порожнистий кубик з тонкими металевими стінками і площею грані F. На кожну грань цього кубика буде діяти сила P = pF незалежно від його орієнтації. "Якщо рідина знаходиться в спокої, то в будь-який її малої за розмірами частини тиск буде однаково в усіх напрямках. В іншому випадку на невеликий кубик рідини діяла б відмінна від нуля результуюча сила і кубик прийшов би в рух.

На рис. 51 показана схема, що ілюструє принцип дії об'ємного гідроприводу. Два гідроциліндра, заповнені рідиною, з'єднані трубопроводом. У них встановлені поршні різного діаметру. Обидва поршня є стінки однієї судини.

При переміщенні поршня ручкою в напрямку, показаному стрілкою, рідина буде витіснятися з гідроциліндра по сполучному трубопроводу в гідроциліндр, приводячи поршень в рух. Поршень пройде шлях, що вимірюється відрізком / гь і витіснить з гідроциліндра обсяг рідини, що дорівнює добутку площі робочої поверхні поршня на пройдений їм шлях.

Потужність об'ємного гідроприводу при незмінному потоці збільшується пропорційно підвищенню тиску рідини в системі.

Об'ємний гідропривід складається з об'ємного насоса і гідродвигуна, елементів управління, допоміжних пристроїв і з'єднувальних трубопроводів.

Насос перетворює механічну енергію в гідравлічну, а гідродвигун здійснює зворотне перетворення енергії. У розглянутій вище схемі (на рис. 51) гідроциліндр 3, до поршня якого прикладено рушійне зусилля, є насосом, а гідроциліндр 5 - гідродвигуном. Оскільки рушійне зусилля можна прикласти до будь-якого з поршнів, система є оборотною. Властивість оборотності вельми важливо, так як воно дозволяє використовувати насос в якості гідродвигуна і навпаки. Це спрощує експлуатацію і зменшує витрати на виробництво гідроапаратури.

У гідроприводах машин для будівництва цементобетонних дорожніх покриттів використовують гідродвигуни прямолінійного зворотно-поступального руху, звані гідроциліндрами, і гідродвигуни обертального руху - гідромотори.

До елементів управління належать гидрораспределители, дроселі, регулятори і клапани. Вони керують надходженням рідини від насоса до гідродвигуна.

До допоміжних пристроїв відносяться фільтри, теплообмінники, гідроакумулятори, баки, вимірювальні прилади (манометри, термометри).

Залежно від схеми циркуляції робочої рідини об'ємний гідропривід може бути з розімкненим або замкнутої циркуляцією.

Мал. 52. Принципові схеми об'ємного гідроприводу:
а - з розімкненим циркуляцією, б-з замкнутою циркуляцією; 1 - бак, 2 - нерегульований насос, 3, 13 - запобіжні клапани, 1 - гидролінія, 5 - гідророзподільник, б - гідроциліндр, 7 - дросель, 8 - фільтр, 9 - регульований реверсивний насос, 10 - зворотний клапан, І - гідромотор , 12 - насос підживлення

В об'ємному гідроприводі з розімкненим циркуляцією (рії. 52, а) нерегульований насос засмоктує робочу рідину з бака і подає її по гідролінії до гідророзподільника, а потім в одну з порожнин гідроциліндра 6. Рідина

з протилежного порожнини гідроциліндра витісняється через гідророзподільник і фільтр в бак, що знаходиться під атмосферним тиском. При нейтральному положенні золотника гідророзподільника (як показано на малюнку) робоча рідина з нього через гідролінію зливається в бак. При перевантаженні напірної лінії робоча рідина через запобіжний клапан надходить в бак.

На рис. 52, б показана схема об'ємного гідроприводу із замкнутою циркуляцією. У цій схемі рідина від реверсивного регульованого насоса надходить в гідромотор, здійснює роботу і по зливний гідролінії повертається в насос. З атмосферою система не повідомляється. Для запобігання її від перевантажень служать клапани. Вони встановлені так, що захищають систему як при прямому напрямку руху, так і під час реверсування, коли зливна гидролінія стає напірної.

Гідропривід з замкнутою циркуляцією повинен бути постійно заповнений робочою рідиною, інакше в системі виникне розрив струменя, який виведе систему з ладу. Так як в працюючому гідроприводі неминучі витоку через неплотцості пов'язаних складальних одиниць насоса, гідромотора і інших елементів гідроприводу, в ньому повинен бути передбачений постійне джерело поповнення витоків ззовні. Таким джерелом в гідроприводі з замкнутою циркуляцією служить насос підживлення, який через фільтр і зворотні клапани постійно поповнює систему. Надмірна кількість рідини зливається в бак через запобіжний гідроклапан. Останній налаштовується на тиск, трохи більше тиску, яке може виникнути в зливний гідролінії системи з замкнутою циркуляцією.

Переваги схеми гідроприводу з замкнутою циркуляцією полягають в хорошій захищеності робочої рідини від попадання пилу і бруду, простоті реверсування, компактності, а недолік в гірших умовах охолодження і очищення робочої рідини. Схема гідроприводу з розімкненим циркуляцією відрізняється простотою, надійністю роботи і більш низькою вартістю за рахунок застосування дешевих нерегульованих насосів.

Одне з найбільш істотних переваг об'ємного гідроприводу перед механічним - це можливість безступінчатого регулювання швидкостей і зусиль виконавчого органу в широкому діапазоні. Регулювання швидкості гідродвигуна (руху поршня гідроциліндра або обертання валу гідромотора) при постійній потужності на вході можна здійснювати дросселированием або зміною подачі насоса.

Дроселем називають регулює апарат, призначений для підтримки заданої величини витрати в залежності від величини перепаду тисків в підводиться і відводиться потоках робочої рідини. Регулювання швидкості дроселюванням широко поширене на машинах малої потужності з простою трансмісією завдяки простоті і низькій вартості виготовлення агрегатів. При цьому способі використовується нерегульований насос, а кількість рідини, що подається в гідродвигун, змінюється за рахунок перепуску частини рідини через запобіжний клапан назад в бак.

Існують два способи дросельного регулювання швидкості: з дроселем на напірної лінії і з дроселем на зливний лінії. При установці дроселя на напірної лінії регулювання швидкості гідродвигуна можливо тільки в тому випадку, якщо напрямок дії навантаження на вихідний ланка (шток гідроділіндра або вал гідромотора) не збігається з напрямком його руху. Це пояснюється тим, що якщо навантаження на шток гідроциліндра спрямована в ту ж сторону, що і його рух, то при зменшенні подачі рідини через дросель поршень може переміщатися швидше, ніж буде заповнюватися порожнину гідроциліндра, і станеться розрив потоку рідини в лінії перед поршнем. Крім того, система з дроселем на напірної лінії може бути використана, коли навантаження постійна або коли не потрібна постійна швидкість переміщення поршня гідроциліндра.

На схемі, наведеній на рис. 52, а, дросель 7 виявлено на зливний лінії. У цьому випадку швидкість переміщення поршня регулюється кількістю рідини, що витісняється з штоковой порожнини гідроциліндра 6 і проходить через дросель. При будь-якому напрямку навантаження на штоку поршня розриву потоку рідини статися не може. Опір дроселя регулюють відкриттям прохідного отвору. При повному перекритті трубопроводу дроселем вся рідина від насоса відводиться через запобіжний клапан 3 в бак 1, в результаті чого швидкість поршня гідроциліндра дорівнює нулю.

Недолік дроссельного способу регулювання - надзвичайно низький коефіцієнт корисної дії (ККД), особливо на малих обертах, коли велика кількість рідини перепускается в бак.

При використанні регульованого гідронасоса (рис. 52,6) забезпечується більша точність регулювання, незалежність від навантажень на вихідному ланці та більш високий ККД. Цей спосіб регулювання швидкості зазвичай застосовують в системах гідроприводу із замкнутою циркуляцією.

На рис. 53 показані основні елементи об'ємного гідроприводу із замкнутою циркуляцією, використовуваного для приводу робочих органів безрейкових бетоноукладочних машин. Від дизельного двигуна через роздатковий редуктор обертання передається на один з регульованих насосів, у верхній частині якого розташований важіль зміни потоку робочої рідини з запобіжним клапаном. Робоча рідина з бака засмоктується через фільтр тонкого очищення підживлювальної насосом, встановленим на протилежній від ведучого вала стінці регульованого насоса, який подає потоки рідини по трубопроводах або до гідромоторів. Шліцьовий вал гідромотора пов'язаний з планетарним редуктором і передає обертання на один з робочих органів машини.

Залежно від напрямку обертання регульованого насоса і напрямки переміщення важеля управління змінюється напрямок руху рідини в трубопроводах, а отже, і напрямок обертання гідромотора.

Величина максимального тиску рідини в трубопроводах обмежується запобіжними клапанами, розташованими в спеціальній коробці 6 на задній торцевій стінці гідромотора.

Мал. 53. Основні елементи об'ємного гідроприводу із замкнутою циркуляцією:
1, 7, 9, 10 - трубопроводи, 2,5 - насоси, 3 - важіль управління, 4 - запобіжний клапан, 6 - коробка, 8 - гідромотор, 11 - фільтр тонкого очищення

Надлишок робочої рідини, що подається насосом підживлення, скидається через переливний клапан в корпус регульованого насоса або через зливний клапан в корпус гідромотора. З корпусу гидронасоса цей надлишок відразу надходить в бак по дренажному трубопроводу, а з корпусу гідромотора по трубопроводу через теплообмінник, де робоча рідина охолоджується.

До атегорія: - Машини для будівництва цементобетонних дорожніх покриттів