Гидропривод. 3
Аннотация:
В настоящее время гидропривод применяется во всех отраслях народного хозяйства. В данной работе освещаются теория, характеристики, принципы регулирования и конструкции динамического и статического приводов. Рассмотрены различные виды гидроприводов и их структура, способы регулирования, преимущества и недостатки, а так же работа содержит информацию о гидромоторах и гидроцилиндрах.
Оглавление
1. Введение…………………………………………………………
2. Гидравлический
привод (гидропривод) ………………………
3. Функции гидропривода…………………………
4. Виды гидроприводов………………………………
5.1. По характеру
движения выходного звена
5.2.1. Гидропривод вращательного
5.2.2. Гидропривод поступательного движения…………………....……8
5.2.3. Гидропривод поворотного
5.2. Возможности
регулирования……………………………………….…
5.3.4. Регулируемый гидропривод………………
5.3.5. Саморегулируемый гидропривод …………………………..……16
5.3. По схеме
циркуляции рабочей жидкости………
5.4.6. Гидропривод с замкнутой
5.4.7. Гидропривод с разомкнутой системой циркуляции…………….18
5.4. По источнику
подачи рабочей жидкости…………………
5.5.8. Насосный гидропривод…………………………
5.5.9. Магистральный гидропривод……………
5.5.10. Аккумуляторный гидропривод…………
5.5. По типу
приводящего двигателя………………………
5.6. Импульсный
гидропривод………………………………………...…
5. Структура гидропривода……………………
6. Область применения………………………………
7. Преимущества………………………………………………
8. Недостатки……………………………………………………
9. Гидравлический
двигатель………………………………………………..…
10.7. Гидромотор……………………………………………………
10.8. Конструкция
и принцип работы…………………………...…
10.9.11. Шестеренный гидромотор……………………
10.9.12. Пластинчатая гидромашина………………
10.9.13. Аксиально-плунжерная
10.9.14. Радиально-плунжерная
10.9.15. Гидравлический распределитель…
10.9. Область
применения………………………………………………..
10.10. Преимущества………………………………………………
10.11. Недостатки……………………………………………………
10. Гидроцилиндр………………………………………………
11.12. Гидроцилиндры
одностороннего действия……………….
11.13. Гидроцилиндры
двустороннего действия……………………
11.14. Телескопические
гидроцилиндры…………………………………....
11.15. Область
применения……………………………………………..…
11. Литература……………………………………………………
1. Введение
Под гидроприводом понимают совокупность устройств (в число которых входит один или несколько объемных гидродвигателей ), предназначенную для приведения в движение механизмов и машин посредством рабочей жидкости под давлением. В качестве рабочей жидкости в основном используется минеральное масло.
Широкое использование гидроприводов
определяется рядом их существенных
преимуществ перед другими
К основным преимуществам гидропривода следует отнести также достаточно высокое значение КПД, повышенную долговечность.
2. Гидравлический
привод (гидропривод) — совокупность устройств,
предназначенных для приведения в движение
машин и механизмов посредством гидравлической
Гидропривод представляет собой своего рода «гидравлическую вставку» между приводным двигателем и нагрузкой (машиной или механизмом) и выполняет те же функции, что и механическая передача.
3. Функции гидропривода
Основная функция гидропривода,
как и механической передачи, — преобразование
механической характеристики приводного
двигателя в соответствии с требованиями
нагрузки (преобразование вида движения
выходного звена двигателя, его параметров,
а также регулирование, защита от перегрузок
и др.). Другая функция гидропривода —
это передача мощности от приводного двигателя
к рабочим органам машины (например, в
одноковшовом экскаваторе — передача
мощности от двигателя внутреннего сгорания
к ковшу или к гидродвигателям привода
В общих чертах, передача мощности в гидроприводе происходит следую щим образом:
a) Приводной двигатель передаёт вращающий момент на вал насоса, который сообщает энергию рабочей жидкости.
b) Рабочая жидкость по гидролиниям через регулирующую аппаратуру поступает в гидродвигатель, где гидравлическая энергия преобразуется в механическую.
c) После этого рабочая жидкость по гидролиниям возвращается либо в бак, либо непосредственно к насосу.
4. Виды гидроприводов
Гидроприводы могут быть двух типов: гидродинамические и объёмные:
* В гидродинамических приводах используется в основном кинетическая энергия потока жидкости.
* В объёмных гидроприводах используется
Гидродинамическая передача (турбопередача) — устройство для передачи механической энергии посредством потока жидкости, в которое входят динамическиегидромашины. В качестве динамических гидромашин используются лопастные гидродвигатели и лопастные насосы. Последние не следует путать с пластинчатыми насосами.
В машиностроении наибольшее
распространение получили два вида
гидродинамических передач —
Гидромуфты служат для передачи вращающего момента без изменений.
Вращающие моменты на входном
и выходном валах гидротрансформатора
Объёмный гидропривод — это гидропривод, в котором используются объёмные гидромашины [1]. Название «объёмный гидропривод» происходит от того, что принцип действия объёмных гидромашин основан на попеременном заполнении рабочего объёма жидкостью и вытеснения жидкости из него. Объёмный гидропривод машин позволяет с высокой точностью поддерживать или изменять скорость машины при произвольном нагружении, осуществлять слежение — точно воспроизводить заданные режимы вращательного или возвратно-поступательного движения, усиливая одновременно управляющее воздействие.
Наиболее широко объёмный гидропривод машин применяется в металлорежущих станках, прессах, в системах управления летательных аппаратов, судов, тяжёлых автомобилей, мобильной строительно-дорожной технике, в системах автоматического управления и регулирования тепловых двигателей, гидротурбин. Реже объёмный Гидропривод машин используется в качестве главных приводов транспортных установках на автомобилях, кранах.
Одна из особенностей, отличающая
объёмный гидропривод от гидродинамического, —
большие давления в гидросистемах. Так, номинальные
давления в гидросистемахэкскаваторов
Объёмный гидропривод намного более компактен и меньше по массе, чем гидродинамический, и поэтому он получил наибольшее распространение.
В зависимости от конструкции и типа входящих в состав гидропередачи элементов объёмные гидроприводы можно классифицировать по нескольким признакам.
4.1. По характеру
движения выходного звена
4.1.1. Гидропривод вращательного движения
Когда в качестве гидродвигателя применяется гидромотор, у которого ведомое звено (вал или корпус) совершает неограниченное вращательное движение.
4.1.2. Гидропривод поступательного движения
У которого в качестве гидродвигателя применяется гидроцилиндр — двигатель с возвратно-поступательным движением ведомого звена (штока поршня, плунжера или корпуса).
4.1.3. Гидропривод поворотного движения
Когда в качестве гидродвигателя применён поворотный гидродвигатель, у которого ведомое звено (вал или корпус) совершает возвратно-поворотное движение на угол, меньший 360°.
4.2. Возможности регулирования
Если скорость выходного звена (гидроцилиндра, гидромотора) регулируется изменением частоты вращения двигателя, приводящего в работу насос, то гидропривод считается нерегулируемым.
4.2.1. Регулируемый гидропривод
В котором в процессе его эксплуатации скорость выходного звена гидродвигателя можно изменять по требуемому закону. В свою очередь регулирование может быть:
a) дроссельным
Дроссельное регулирование
гидропривода — способ регулирования
скорости движения штока гидроцилиндра
Возможно два принципиально разных варианта дроссельного регулирования:
* изменением эффективного
сечения потока через
* изменением эффективного
сечения потока через
а также возможно сочетание в себе обоих указанных вариантов.
В сравнении с объёмным регулированием гидропривода, при дроссельном регулировании хуже регулировочные характеристики (зависимость скорости движения выходного звена гидродвигателя от нагрузки), ниже КПД гидропривода и выше энергетические потери.
Однако гидросистемы с дроссельным регулированием намного дешевле гидросистем с объёмным регулированием. Поэтому дроссельное регулирование применяется в гидроприводах малой мощности, а также в гидроприводах, имеющих малое время работы и длительное время простоя.
Гидросистема с параллельно включённым дросселем: Р —гидрораспределитель; Н — насос; Ц —гидроцилиндр; Б — гидробак; КП —предохранительный клапан; ДР —гидродроссель
Гидросистема с последовательно
включённым дросселем: включение дросселя
в сливную
Кроме того, гидросистемы с дроссельным регулированием менее инерционны, что позволяет применять их в гидроприводе станков, в которых часто требуется изменение скорости движения вала гидромотора или штока гидроцилиндра по достаточно сложному закону. Последнее реализуется за счёт кинематической связи запорно-регулирующего элемента гидродросселя с вращающимся кулачком требуемой формы.
Ещё одним преимуществом гидросистем с дроссельным регулированием является то, что они позволяют изменять подачу жидкости вгидродвигатель, а значит и скорость выходного звена гидродвигателя на очень небольшую величину. В гидросистемах с объёмным регулированием осуществлять указанное изменение на малую величину затруднительно из-за утечек рабочей жидкости в регулируемых гидромашинах.
b) объёмным
Объёмное регулирование
гидропривода — способ регулирования
скорости движения штока гидроцилиндра
Возможно два принципиально разных варианта объёмного регулирования:
* за счёт изменения рабочего объёма насоса,
* за счёт изменения
рабочего объёма
а также возможно сочетание в себе обоих указанных вариантов.
В качестве регулируемых объёмных
гидромашин как правило используются аксиально-
В сравнении с дроссельным регулированием гидропривода, при объёмном регулировании лучше регулировочные характеристики (зависимость скорости движения выходного звена гидродвигателя от нагрузки), выше КПД гидропривода и меньше энергетические потери.
Поскольку регулируемые объёмные гидромашины достаточно дороги, то объёмное регулирование применяется в гидроприводах большой мощности, а также в гидроприводах, имеющих длительное время работы и малое время простоя.
c) объёмно-дроссельным
Комбинированный тип.
Регулирование может быть: ручным или
В зависимости от задач
регулирования гидропривод
a) стабилизированным
b) программным
c) следящим (гидроусилители).
Следящий гидропривод — это регулируемый гидропривод, в котором закон движения выходного звена (вала гидромотора или штока (в некоторых случаях корпуса)гидроцилиндра) изменяется в зависимости от управляющего воздействия.
Как правило к функциям слежения в следящем гидроприводе добавляются функции усиления управляющего сигнала по мощности. Поэтому синонимом термина следящий гидропривод считается термин гидроусилитель.
- Принцип работы гидроусилителя с золотниковым распре делителем.
В этой схеме перемещение управляющей рукоятки вправо через механическую связь вызывает смещение золотника также вправо. При этом открываются каналы золотникового гидрораспределителя, в результате чего жидкость от насоса подаётся в правую полость гидродвигателя, в качестве которого применён двухштоковый гидроцилиндр. В этой полости гидроцилиндра создаётся избыточное давление, и, как следствие, выходное звено движется вправо, то есть в том же направлении, что и рукоятка. Поскольку выходное звено жёстко связано с корпусом распределителя, то перемещение выходного звена вызывает такое же по величине перемещение корпуса распределителя. В результате смещения корпуса распределителя, каналы в гидрораспределителе перекрываются поясками золотника и подача жидкости от насоса в полость гидроцилиндра прекращается. Таким образом, и управляющая рукоятка, и выходное звено гидродвигателя движутся синхронно. Однако за счёт того, что усилие на выходном звене создаётся за счёт давления, развиваемого насосом, то это усилие многократно больше чем усилие, прикладываемое к рукоятке оператором. Коэффициент усиления следящих гидроприводов практически неограничен, и мощность входного сигнала может быть уменьшена до ничтожно малой величины (примерно 0,5 Вт).
Одна из конструктивных схем гидроусилителя
В рассмотренной конструкции распределителя перемещение золотника может вызываться не только линейным перемещением управляющей рукоятки, но и, при небольших конструктивных изменениях, возможно осуществить входное движение золотника с помощью вращательного движения руля (например, через винтовую передачу).
-Гидроусилители с клапанными распредилителями.
В таком гидроусилителе при перемещении ручки управления влево открывается верхний клапан, и жидкость от насоса по каналам внутри гидроусилителя подаётся в левую полость цилиндра. При этом в этой полости создаётся избыточное давление, под действием которого поршень начинает перемещаться влево, то есть в ту же сторону, в которую была перемещена ручка управления. Поскольку поршень жёстко связан с корпусом распределителя, то перемещение поршня вызывает точно такое же по величине и направлению перемещение корпуса распределителя. В свою очередь смещение корпуса закрывает верхний клапан, и подача жидкости в левую полость цилиндра прекращается, и соответственно прекращается движение поршня. Таким образом, выходное звено (шток поршня) движется синхронно с входным звеном (ручкой управления).
Одна из возможных конструктивных схем гидроусилителя с клапанным распределителем
При движении поршня влево жидкость из левой полости цилиндра вытесняется вгидроаккумулятор.
Когда ручка управления перемещается
вправо, верхний клапан закрыт, но открывается
нижний клапан, и жидкость из правой
полости цилиндра идёт на слив в бак.
Движение поршня при этом происходит вправо
под действием давления, создаваемого
Гидроусилители с клапанными распределителями имеют высокую точность воспроизведения по сравнению с гидроусилителями с золотниковыми распределителями, поскольку в золотниковых распределителях имеется мёртвая зона, обусловленная тем, что ширина поясков золотника обычно делается несколько больше диаметра перекрываемых каналов (положительное перекрытие; абсолютно точного совпадения ширины поясков и диаметров каналов не удаётся достичь по технологическим причинам изготовления деталей). В клапанных распределителях мёртвая зона может быть легко устранена.
- Гидроусилитель крутящего момента
Гидроусилитель крутящего момента — вид следящего гидропривода, в котором гидродвигателем служит либо гидромотор, либо поворотный гидродвигатель.
Конструктивная схема гидроусилителя крутящего момента, выполненного на базе поворотного гидродвигателя: жидкость подаётся по каналам e и f, а сливается по каналу m
В данном типе гидроусилителей обычно используется гидравлический распределитель с поворотным золотником, выполненным в виде крана, при этом у распределителя имеется отслеживающая втулка.
- Применение следящих гидроприводов
Примером следящего
4.2.2. Саморегулируемый гидропривод - гидропривод, работающий на принци пах ультраустойчивости, с регулятором типа "предиктор-корректор", позволяющим автоматически изменять подачу рабочей жидкости по фактической потребности гидросистемы в режиме реального времени (без фазового сдвига).
4.3. По схеме циркуляции рабочей жидкости
4.3.1. Гидропривод с замкнутой схемой циркуляции
В котором рабочая жидкость от гидродвигателя возвращается во всасывающую гидролинию насоса.
Гидропривод с замкнутой
циркуляцией рабочей жидкости компактен,
имеет небольшую массу и
Гидросистемы с замкнутой схемой циркуляции ррабочей жидкости (справа) и с разомкнутой схемой (слева). На схеме слева всасывающая и сливная гидролинии сообщаются с баком (разомкнутая схема); на схеме справа бак используется только для вспомогательной гидросистемы (системы подпитки). Н и Н1 — насосы; М — гидромотор; Р —гидрораспределитель; Б — гидробак; Н1 — насос системы подпитки; КП1, КП2, — Предохранительные клапана; КО1 и КО2 — обратные клапана. Предохранительные клапана КП (на схеме слева), КП1 и КП2 (на схеме справа) срабатывают в тот момент, когда нагрузка на валу гидромотора слишком велика, и давление в гидросистеме превышает допустимую величину. Обратные клапана КО1 и КО2 срабатывают тогда, когда давление слишком мало, и возникает опасность кавитации.
4.3.2. Гидропривод с разомкнутой системой циркуляции
В котором рабочая жидкость постоянно сообщается с гидробаком или атмосферой.
Достоинства такой схемы — хорошие условия для охлаждения и очистки рабочей жидкости. Однако такие гидроприводы громоздки и имеют большую массу, а частота вращения ротора насоса ограничивается допускаемыми (из условий бескавитационной работы насоса) скоростями движения рабочей жидкости во всасывающем трубопроводе.
4.4. По источнику подачи рабочей жидкости
4.4.1 Насосный гидропривод
В насосном гидроприводе, получившем
наибольшее распространение в технике,
Наибольшее применение в
гидроприводе получили аксиально-поршневые,
4.4.2. Магистральный гидропривод
В магистральном гидроприводе рабочая жидкость нагнетается насосными станциями в напорную магистраль, к которой подключаются потребители гидравлической энергии. В отличие от насосного гидропривода, в котором, как правило, имеется один (реже 2-3) генератора гидравлической энергии (насоса), в магистральном гидроприводе таких генераторов может быть большое количество, и потребителей гидравлической энергии также может быть достаточно много.
4.4.3. Аккумуляторный гидропривод
В аккумуляторном гидроприводе жидкость подаётся в гидролинию от заранее заряженного гидроаккумулятора. Этот тип гидропривода используется в основном в машинах и механизмах с кратковременными режимами работы.
4.5. По типу приводящего двигателя
Гидроприводы бывают с электроприводом, приводом от ДВС, турбин и т.д.
4.6. Импульсный гидропривод
В гидроприводе этого вида выходное звено гидродвигателя совершает возвратно-поступательные или возвратно-вращательные движения с большой частотой (до 100 импульсов в секунду).
5. Структура гидропривода.
Обязательными элементами гидропривода
являются насос и
Принцип действия золотникового гидрораспределителя, управляющего движением штока гидроцилиндра
Также обязательными составными частями гидропривода являются гидролинии, по которым жидкость перемещается в гидросистеме.
Критически важной для гидропривода (в первую очередь объёмного) является очистка рабочей жидкости от содержащихся в ней (и постоянно образующихся в процессе работы) абразивных частиц. Поэтому системы гидропривода обязательно содержат фильтрующие устройства (например, масляные фильтры), хотя принципиально гидропривод некоторое время может работать и без них.
Поскольку рабочие параметры гидропривода существенно зависят от температуры рабочей жидкости, то в гидросистемах в некоторых случаях, но не всегда, устанавливают системы регулирования температуры (подогревающие и/или охладительные устройства).
6. Область применения
Объёмный гидропривод
применяется в горных и строительно-дорожных
машинах, в станкостроении и др. В настоящее
время более 50% общего парка мобильных
строительно-дорожных машин (бульдозеров, экскаваторов,
Широкое распространение получил гидропривод в авиации. Насыщенность современных самолётов системами гидропривода такова, что общая длина трубопроводов современного пассажирского авиалайнера может достигать нескольких километров.
В автомобильной промышленности самое широкое применение нашли гидроусилители руля, существенно повышающие удобство управления автомобилем. Эти устройства являются разновидностью следящих гидроприводов. Гидроусилители применяют и во многих других областях техники (авиации, тракторостроении, промышленном оборудовании и др.)
В целом, границы области применения гидропривода определяются его преимуществами и недостатками.
7. Преимущества
К основным преимуществам гидропривода относятся:
* возможность универсального
преобразования механической
* простота управления и автоматизации;
* простота предохранения приводного двигателя и исполнительных органов машин от перегрузок; например, если усилие на штоке гидроцилиндра становится слишком большим (такое возможно, в частности, когда шток, соединённый с рабочим органом, встречает препятствие на своём пути), то давление в гидросистеме достигает больших значений — тогда срабатывает предохранительный клапан в гидросистеме, и после этого жидкость идёт на слив в бак, и давление уменьшается;
* надёжность эксплуатации;
* широкий диапазон
бесступенчатого регулирования
скорости выходного звена;
* большая передаваемая мощность на единицу массы привода; в частности, масса гидравлических машин примерно в 10-15 раз меньше массы электрических машин такой же мощности;
* самосмазываемость трущихся поверхностей при применении минеральных и синтетических масел в качестве рабочих жидкостей; нужно отметить, что при техническом обслуживании, например, мобильных строительно-дорожных машин на смазку уходит до 50% всего времени обслуживания машины, поэтому самосмазываемость гидропривода является серьёзным преимуществом;
* возможность получения
больших сил и мощностей при
малых размерах и весе
* простота осуществления
различных видов движения —
поступательного,
* возможность частых
и быстрых переключений при
возвратно-поступательных и
* возможность равномерного
распределения усилий при
* упрощённость компоновки основных узлов гидропривода внутри машин и агрегатов, в сравнении с другими видами приводов.
8. Недостатки
К недостаткам гидропривода относятся:
* утечки рабочей жидкости через уплотнения и зазоры, особенно при высоких значениях давления в гидросистеме, что требует высокой точности изготовления деталей гидрооборудования;
* нагрев рабочей жидкости при работе, что приводит к уменьшению вязкости рабочей жидкости и увеличению утечек, поэтому в ряде случаев необходимо применение специальных охладительных устройств и средств тепловой защиты;

- Гидропривод
- Гидропривод
- Гидропривод и гидравлические средства автоматики
- Гидропривод навесного одноковшового экскаватора
- Гидропривод навесного одноковшового экскаватора
- Гидропривод навесного одноковшового экскаватора
- Гидропривод роторного траншейного экскаватора
- Гидроочистка дизельного топлива
- Гидроочистка дизельного топлива
- Гидроочистка дизельных топлив
- Гидроочистка - место в современной нефтеперабатывающей промышленности
- Гидропарафинизация керосина
- Гидропескоструйная перфорация
- Гидропоника маркет+