авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 16 |
-- [ Страница 1 ] --

ПРЕДИСЛОВИЕ

Гидравлические и пневматические приводы являются важ

нейшими элементами современных транспортно технологических машин и

оборудования: автомобилей, подъемно

транспортных машин, станков, прес

сов, оборудования и инструментов станций технического обслуживания ав

томобилей, роботов и манипуляторов. Они широко используются на дерево

обрабатывающих производствах, многих предприятиях сервиса.

Рабочие органы этих машин и оборудования приводятся в движение гид ро и пневмоприводами, которые позволяют создавать большие усилия и кру тящие моменты, облегчают работу операторов, повышают производитель ность труда и культуру производства, создают эргономичную обстановку, благоприятно действующую на психику людей, занятых в производстве.

Надежность и эффективность применения гидрофицированных машин и тех нологического оборудования в значительной степени зависит от совершенст ва гидро и пневмоприводов, безопасности их эксплуатации, квалификации специалистов, занятых расчетом и проектированием их элементов и узлов, квалификации обслуживающего персонала.

В настоящем учебнике предложен обширный материал, необходимый для успешной работы указанных выше специалистов. В нем частично использо ван материал, изложенный в учебниках 1980–1990 гг. Указанный материал переработан и дополнен, приведены также результаты собственных разрабо ток авторов, в частности, представлены свойства современных рабочих жид костей гидроприводов, даны примеры расчетов, необходимых при проекти ровании объемных гидромашин, изложена современная методика проекти рования объемных гидро и пневмоприводов, с современных и оригинальных позиций рассмотрены вопросы регулирования этого оборудования и т. д.

Автор выражает глубокую благодарность заведующему кафедрой тепло физических приборов и аппаратов МГУПиИ, доктору техн. наук, профес сору, лауреату Государственной премии СССР, академику секретарю Рос сийской академии космонавтики Б. Т. Ерохину и заведующему кафедрой безопасности окружающей среды РГСУ, доктору техн. наук, профессору С. П. Карпачеву за ценные рекомендации, высказанные ими при обсужде нии и рецензировании рукописи данного учебника.

ПРЕДИСЛОВИЕ ГЛАВА 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ГЛАВА ОБ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОПРИВОДАХ 1.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОПРИВОДОВ Подгидроприводом понимают совокупность устройств — гидромашин и гидроаппаратов, предназначенных для передачи механиче ской энергии, преобразования движения при помощи жидкости и приведе ния в движение механизмов и машин посредством рабочей жидкости под давлением. По принципу действия гидромашин гидроприводы делятся на объемные и гидродинамические.

Гидропривод, содержащий объемные гидромашины, называется объем ным. Основными силовыми и скоростными параметрами объемных гидро приводов являются давление и расход рабочей жидкости, а также мощность гидропривода.

Принцип действия простейшего объемного гидропривода основан на прак тической несжимаемости капельной жидкости и передаче давления по зако ну Паскаля.

Этот принцип можно наглядно проиллюстрировать схемой, представлен ной на рис. 1.1. Два цилиндра 1 и 2 заполнены жидкостью и соединены тру бопроводом. Поршень цилиндра 1 под действием силы P1 перемещается вниз, вытесняя жидкость из цилиндра 1 в цилиндр 2. Если пренебречь потерями давления в системе, то по закону Паскаля давление в цилиндрах 1 и 2 будет одинаковым:

PP p1 1 1 2, (1.1) S1 S где S1 и S2 — площади поршней цилинд ров 1 и 2.

Учитывая то, что рабочая жидкость практически несжимаема, можно запи сать:

h1S1 = h2S2 или v1S1 = v2S2, (1.2) Рис. 1. где v1 и v2 — скорости перемещения соот Принципиальная схема простейшего ветственно первого и второго поршней.

объемного гидропривода 6 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН Рис. 1. Структурная схема объемного гидропривода Мощность, затрачиваемая на перемещение поршня в цилиндре 1, выра жается соотношением N = P1v1 = рS1v1. (1.3) Произведение S1v1 является объемным расходом рабочей жидкости Q, поэтому условие передачи энергии можно представить в виде P1v1 = pQ = P2v2, (1.4) где pQ — мощность потока жидкости;

P2v2 — мощность, развиваемая порш нем цилиндра 2, т. е. работа выходного звена системы, отнесенная к единице времени без учета потерь (объемных, гидравлических и механических).

Для установившегося режима движения несжимаемой рабочей жидко сти справедливо уравнение неразрывности:

v S Q1 1 Q2 1... 1 Qi 1 const или 1 1 2. (1.5) v2 S Из уравнения (1.5) следует, что средние скорости потока рабочей жидко сти и соответственно скорости перемещения поршней обратно пропорцио нальны площадям поперечных сечений цилиндров.

Основным устройством, определяющим тип гидропривода, является его гидродвигатель, выходное звено которого непосредственно или через механи ческую передачу соединено с рабочим органом механизма или машиной (на грузкой). Помимо объемного гидродвигателя, в состав гидропривода могут вхо дить следующие устройства: насосы с приводящими двигателями, гидроаппа раты, кондиционеры рабочей жидкости, гидроемкости и гидролинии. Каждое из входящих в состав гидропривода устройств выполняет определенные функции. На рис. 1.2 показана структурная схема объемного гидропривода [4].

Насосы (объемные или динамические) создают поток рабочей жидкости путем преобразования механической энергии приводящих двигателей в гид равлическую энергию.

Объемные гидродвигатели (гидроцилиндры, гидромоторы и поворотные гидродвигатели) преобразуют гидравлическую энергию рабочей жидкости в механическую энергию выходных звеньев привода. Гидроаппаратура (кла паны, дроссели, распределители) предназначена для изменения направле ния и параметров потока рабочей жидкости, а также для открытия или пере крытия отдельных гидролиний.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОПРИВОДАХ Кондиционеры рабочей жидкости служат для получения необходимых качественных показателей и состояния рабочей жидкости. К ним относятся фильтры, теплообменные аппараты (охладители или нагреватели) и возду хоспускные устройства.

Гидроемкости (гидробаки и гидроаккумуляторы) предназначены для со держания в них рабочей жидкости с целью использования ее в процессе ра боты гидропривода.

Гидролинии предназначены для движения рабочей жидкости от одного гидроустройства привода к другому или внутри устройства от одной полости к другой.

Все гидравлические устройства должны быть оснащены уплотнительными элементами, предназначенными для герметизации соединений. Отдельные уст ройства могут быть объединены в агрегаты, установки и блоки, например насос ный агрегат, насосная установка, рулевая машина, механизм управления и т. д.

В состав объемных гидроприводов могут входить электротехнические устройства (управляющие электродвигатели, электромагниты и т. п.), а так же средства измерения и контроля.

Особо следует отметить роль рабочей жидкости в объемных гидроприво дах. Рабочая жидкость в гидроприводе является рабочим телом, т. е. носите лем энергии. С помощью рабочей жидкости гидравлическая энергия от ис точника энергии передается к объемным гидродвигателям. В связи с выпол нением указанной функции рабочую жидкость рассматривают как один из основных элементов объемного гидропривода.

Единицей объемного расхода рабочей жидкости в системе СИ является м3/с. При расчетах гидроприводов часто используется внесистемная едини ца объемного расхода — л/мин (1 л/мин = 1,6710–5 м3/с). Ряды номинальных расходов рабочей жидкости для гидроприводов приведены в ГОСТ 13825 80.

Объемный расход — величина, характерная для всех гидравлических уст ройств, кроме насосов, для которых используется термин «подача».

Если давление выражено в Па, а расход — в м3/с, то для определения мощности в кВт используют формулу Qp N1 3. (1.6) Если давление выражено в атм, а расход в л/мин, то для определения мощности в кВт справедлива формула Qp N1. (1.7) Из выражений (1.4), (1.6) и (1.7) следует, что расчетная мощность гидро привода увеличивается при неизменном расходе пропорционально повыше нию давления рабочей жидкости. При увеличении давления в условиях обес печения заданной мощности масса и габаритные размеры гидромашин умень шаются. В настоящее время номинальные давления составляют 16...32 МПа или 160...320 атм, а во многих случаях и выше. Дальнейшее увеличение давления ограничивается конструктивными соображениями [4]: прочностью, качеством изготовления, стоимостью, безопасностью.

8 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН 1.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОПРИВОДОВ И ГИДРОПЕРЕДАЧ В зависимости от вида входящих в состав гидравлической передачи насосов и гидродвигателей, способа циркуляции рабочей жидко сти и типа двигателя, приводящего в работу насос, объемные гидроприводы классифицируются следующим образом.

По характеру движения выходного звена гидродвигателя (рис. 1.3) [3]:

а) вращательного движения — с неограниченным вращательным движе нием выходного звена гидродвигателя — гидромотора;

б) поступательного движения — с возвратно поступательным движени ем выходного звена гидродвигателя — силового гидроцилиндра;

в) поворотного движения — с поворотным движением выходного звена гидродвигателя на угол менее 360° — поворотного гидродвигателя.

Если в объемном гидроприводе отсутствуют устройства для изменения скорости выходного звена гидродвигателя, то такие гидроприводы являют ся неуправляемыми (рис. 1.3в).

Гидроприводы, в которых скорость выходного звена гидродвигателя мо жет изменяться по заданному закону, называются управляемыми. По спосо бу регулирования скорости гидроприводы делятся на следующие два типа:

1) с дроссельным управлением — регулирование скорости осуществляет ся путем дросселирования потока рабочей жидкости (рис. 1.3б, г);

2) с машинным управлением — регулирование скорости происходит за счет изменения рабочих объемов насоса или гидродвигателя или обеих гид ромашин одновременно (рис. 1.3а).

Если в гидроприводе регулирование скорости осуществляется одновре менно двумя рассмотренными способами, то он называется гидроприводом с машинно дроссельным управлением.

В некоторых случаях в насосном гидроприводе регулирование произво дится за счет изменения скорости приводного двигателя (электродвигателя, Рис. 1. Принципиальные схемы объемных гидроприводов:

а — вращательного движения с объемным или машинным регулированием;

б — поступательно го движения с дроссельным регулированием рабочего хода;

в — поступательного движения, не регулируемого;

г — поворотного движения с дроссельным регулированием рабочего и холостого ходов.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОПРИВОДАХ дизельного двигателя и т. п.). Такой гидропривод называется гидроприво дом с управлением приводящим двигателем.

Регулирование скорости может осуществляться вручную — гидропривод с ручным управлением;

автоматически — гидропривод с автоматическим управлением;

по заданной программе — программный гидропривод.

По схеме циркуляции рабочей жидкости объемные гидроприводы делят ся на:

1) гидропривод с замкнутой схемой циркуляции, в котором рабочая жид кость от гидродвигателя возвращается во всасывающую гидролинию насоса (рис. 1.3а). Гидропривод с замкнутой циркуляцией рабочей жидкости ком пактен, имеет небольшую массу и допускает большую частоту вращения ро тора насоса без опасности возникновения кавитации, поскольку в такой сис теме во всасывающей линии давление всегда превышает атмосферное. Не достаток систем с замкнутой циркуляцией — плохие условия для охлаждения рабочей жидкости. Кроме того, при замене или ремонте гидроаппаратуры нужно предварительно спускать из гидросистемы всю рабочую жидкость;

2) гидропривод с разомкнутой схемой циркуляции, в котором рабочая жидкость постоянно сообщается с гидробаком (рис. 1.3б...г) или с атмосфе рой. Достоинство такой схемы — хорошие условия для охлаждения и очи стки рабочей жидкости. Однако такие гидроприводы громоздки и имеют большую массу, а частота вращения ротора насоса ограничивается допус каемыми (из условий бескавитационной работы насоса) скоростями дви жения рабочей жидкости во всасывающем трубопроводе. Вариантом гид роприводов с разомкнутой схемой циркуляции рабочей жидкости могут быть гидроприводы с дифференциальной схемой включения гидроцилин дров (рис. 1.3в). Эта схема применяется в случае, когда требуется получить большую скорость рабочего хода. В положении гидрораспределителя, ука занном на рис. 1.3в, обе полости гидроцилиндра соединены с насосом, а ли ния слива блокирована. Так как давление p рабочей жидкости в поршневой и штоковой полостях одинаковое, то вследствие различия эффективных пло щадей поршень под действием силы P 4 p 3D придет в движение справа налево со скоростью vр, совершая рабочий ход. Из штоковой полости при D2 d этом вытесняется рабочая жидкость в количестве Q 1 vp 2 1 3. В гидро 4 распределителе эта жидкость объединяется с потоком Qн от насоса и посту пает в поршневую полость гидроцилиндра. Расход гидродвигателя при рабо чем ходе определится выражением 1 3D 3d Q 4 Qн 5 vр 6 4 Qн, (1.8) 4 где D — диаметр гидроцилиндра;

d — диаметр штока.

С другой стороны этот расход равен 1 3D 2.

Q 4 Qн 5 vр (1.9) 4Qн Таким образом, скорость рабочего хода vр 1.

2d 10 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН При переключении гидрораспределителя штоковая полость гидроцилин дра соединяется с насосом, а поршневая — со сливом. Скорость холостого хода при этом определяется выражением 4Q v2 1. (1.10) 2( D2 3 d2 ) Таким образом, при проектировании гидропривода путем изменения диа метра штока можно изменять скорость рабочего хода, а при 1D2 1d 22, т. е. D 2 2d 4 скорости равны и vр = vх.

Усилие, развиваемое на штоке поршня при дифференциальной схеме включения гидроцилиндра (рис. 1.3в), меньше, чем при обычной схеме. Дей ствительно, без учета сил сопротивлений усилие на штоке поршня при рабо чем ходе и дифференциальной схеме будет P 4 p 3d, а при обычной схеме 3D2 Поэтому дифференциальную схему подключения применяют, P4 p.

D 1 3...4 [1].

когда D 2 d По виду источника энергии объемные гидроприводы делятся на три типа.

1. Насосный гидропривод — это гидропривод, в котором рабочая жид кость подается в гидродвигатель объемным насосом, входящим в состав это го привода. Он широко используется во всех отраслях машиностроения. В за висимости от характера циркуляции рабочей жидкости насосные гидропри воды бывают с замкнутым потоком (жидкость от гидродвигателя поступает во всасывающую гидролинию насоса — рис. 1.3а) и с разомкнутым (жид кость от гидродвигателя поступает в гидробак — рис. 1.3б...г).

Наряду с понятием «насосный гидропривод» в практике широко приме няется также понятие «объемная гидропередача» — часть насосного гидро привода, предназначенная для передачи движения от приводящего двигате ля к машинам и механизмам.

В качестве приводящего двигателя в насосном гидроприводе могут ис пользоваться электродвигатели, турбины, дизели, любые двигатели внут реннего сгорания и т. п. В связи с этим если понятие «насосный гидропри вод» охватывает также приводящий двигатель, то в зависимости от харак тера этого двигателя различают электрогидропривод, турбогидропривод, дизельгидропривод, мотогидропривод и т. п.

2. Аккумуляторный гидропривод — это гидропривод, в котором рабочая жидкость подается в гидродвигатель от предварительно заряженного гидро аккумулятора. Такие гидроприводы используются в системах с кратковре менным рабочим циклом.

3. Магистральный гидропривод — гидропривод, в котором рабочая жид кость подается в гидродвигатель от гидромагистрали. Поток рабочей жидко сти в гидромагистрали создается насосной станцией, питающей несколько гидроприводов (централизованная система питания).

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОПРИВОДАХ Если в гидроприводе скорость выходного звена поддерживается постоян ной при изменении внешних воздействий, то такой гидропривод называется стабилизированным.

Особое место среди управляемых гидроприводов занимает следящий гид ропривод, в котором движение выходного звена изменяется по определенно му закону в зависимости от задаваемого воздействия, величина и характер которого заранее неизвестны.

В гидроприводе (рис. 1.3а) рабочая жидкость подается насосом 1 в на порную гидролинию 6 и далее через распределитель 5 к гидродвигателю 4.

При одном положении распределителя совершается рабочий ход гидродви гателя, а при другом — холостой. Из гидродвигателя рабочая жидкость че рез распределитель 5 поступает в сливную гидролинию и далее — во всасы вающую гидролинию насоса (в гидроприводах с замкнутой схемой цирку ляции рабочей жидкости). В гидроприводах с разомкнутой циркуляцией (рис. 1.3б...г) рабочая жидкость поступает в гидробак, где она охлаждается и снова подается насосом 1 в гидросистему. Если работа гидропривода сопро вождается выделением значительного количества тепла, то гидробаки для рабочей жидкости оборудуют теплообменником 11 (рис. 1.3б, г). При легком режиме работы гидропривода поддержание температуры рабочей жидкости в допустимых пределах при правильно рассчитанных размерах гидробака обеспечивается естественным воздушным охлаждением.

Надежная работа гидропривода возможна только при соответствующей очистке рабочей жидкости от механических примесей (продуктов износа де талей гидропривода, продуктов окисления рабочей жидкости и т. д.) при по мощи фильтров. В зависимости от назначения гидропривода и от конструк ции гидроагрегатов и гидроаппаратуры в гидросистеме устанавливают фильт ры либо грубой 9а, либо тонкой 9б очистки. На рис. 1.3г фильтр тонкой очистки 9б установлен на сливе. Как правило, эти фильтры имеют неболь шой расход и поэтому тонкой очистке подвергается не весь поток, а только его часть. Другая же часть потока, в данном случае неотфильтрованной рабо чей жидкости, проходит через клапан 12. При помощи этого клапана в слив ной гидролинии регулируется подпор, обеспечивающий пропуск части пото ка рабочей жидкости через фильтр тонкой очистки.

При работе гидропривода может потребоваться регулирование скорости движения выходного звена гидродвигателя. На рис. 1.3а для этой цели при менено объемное регулирование насосом 1, которым можно изменять пода чу, а следовательно, и количество рабочей жидкости, поступающей к нере гулируемому гидромотору. Благодаря этому изменяется и скорость движе ния выходного звена гидродвигателя. Объемное регулирование возможно и за счет применения регулируемого гидромотора. Оно наиболее экономично, хотя стоимость регулируемых насосов и гидромоторов выше, а конструкция и эксплуатация их сложнее, чем нерегулируемых.

При дроссельном регулировании в гидросистеме установлены нерегули руемые насосы, а изменение скорости движения выходного звена гидродви гателя достигается изменением расхода рабочей жидкости через дроссель 10.

При дроссельном регулировании поток рабочей жидкости от нерегулируемо 12 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН го насоса делится на две части: одна часть, ограниченная дросселем, поступа ет к гидродвигателю для совершения полезной работы, а вторая — сливается в резервуар через клапан 2б. Энергия второй части потока полезно не использу ется и преобразуется в тепловую энергию, вызывая нагрев рабочей жидкости и гидроагрегатов. Таким образом, дроссельное регулирование менее выгодно, чем объемное. Если при дроссельном регулировании скорость движения выходно го звена регулируется только в одном направлении, в гидросистеме установлен один дроссель (рис. 1.3б);

если в обоих — два дросселя (рис. 1.3г). Обратные клапаны 7 в этих схемах блокируют поток рабочей жидкости через дроссели в одном направлении и позволяют пропускать этот поток через них в другом.

Защита гидросистемы от чрезмерного повышения давления обеспечива ется или предохранительным 2а, или переливным 2б клапанами, которые настраивают на максимально допустимое давление. Если нагрузка на гидро двигатель возрастает сверх установленной, то весь поток рабочей жидкости будет идти через предохранительный или переливной клапаны, минуя гид родвигатель. Контроль давления в гидросистеме или на отдельных ее участ ках осуществляется манометром 3.

Работа гидроагрегатов сопровождается утечками рабочей жидкости.

В гидросистемах с замкнутой схемой циркуляции утечки компенсируются специальным подпитывающим насосом 1a (рис. 1.3а). Давление в системе подпитки, а следовательно, и во всасывающей линии основного насоса 1 при такой схеме регулируется клапаном 2б.

1.3. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОПРИВОДОВ.

СРАВНЕНИЕ С ДРУГИМИ ТИПАМИ ПРИВОДОВ В настоящее время объемные гидроприводы широко приме няют во многих отраслях техники:

§ в металлорежущих станках, автоматах и агрегатах — для зажима заго товок и подачи режущего инструмента. Следящие гидроприводы копи ровальных станков позволяют обрабатывать детали с применением ко пира. Применяют также следящие гидроприводы с числовым программ ным управлением;

§ в кузнечно прессовом оборудовании — в качестве силовых приводов прес сов и молотов;

§ в водном транспорте — в качестве силовых приводов гребных установок, палубных лебедок, кранов и других вспомогательных судовых механиз мов, а также для поворота рулей судов;

§ в шахтном и горнорудном оборудовании (в угледобывающих комбайнах, стругах, домкратах и механизмах подачи);

§ в транспортных машинах — для силовых трансмиссий, управления ско ростями движения и поворотом руля автомобиля, опрокидывания кузо ва самосвалов;

§ в дорожных и подъемно загрузочных машинах (экскаваторах, грейде рах, скреперах, кранах и т. д.) — для подъема и перемещения груза;

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОПРИВОДАХ § в авиационной и ракетной технике — для управления аэродинамически ми и газовыми рулями, в механизмах изменения геометрии крыла, в ме ханизмах управления шасси, а также в наземных установках обеспече ния и запуска летательных аппаратов;

§ в лесных и сельскохозяйственных машинах — для управления навесны ми агрегатами, в уборочных комбайнах в качестве силовых трансмис сий, как рулевое управление тракторов и комбайнов, в механизмах для трелевки и обработки древесины;

§ в радиолокационной технике — для поворота антенн. При этом практи чески не возникают ни магнитные, ни электрические помехи;

§ в манипуляторах — в качестве силовых приводов отдельных органов, которые довольно просто обеспечивают обратную связь по усилиям, воз никающим на рабочих органах манипулятора.

Широкое применение объемных гидроприводов во многих отраслях тех ники обусловлено тем, что они обладают существенными преимуществами перед электроприводами и механическими передачами аналогичного назна чения:

1. Гидропривод допускает бесступенчатое регулирование скорости дви жения выходного звена гидропередачи. Диапазон регулирования в отдель ных случаях может достигать 1:1000. При этом обеспечивается получение малых устойчивых скоростей движения выходного звена. Так, например, при применении поршневых гидромоторов может быть достигнута мини мальная угловая скорость вращения вала, соответствующая 2...3 об/мин.

2. Быстродействие и высокая точность отработки сигналов управления, а также легкость реверсирования. Эти преимущества гидропривода объяс няются тем, что подвижные части объемных гидромашин обладают малой инерционностью благодаря небольшой массе подвижных частей гидродви гателей. Так, частота реверсирования вала гидромотора может быть доведе на до 500, а штока поршня гидроцилиндра даже до 1000 реверсов в минуту.

В этом отношении гидропривод уступает лишь пневматическим инструмен там ударного действия, у которых число реверсов может достигать свыше 1500 в минуту. Это свидетельствует о хороших динамических свойствах ОГП, которые обеспечиваются благодаря высокому объемному модулю упругости рабочей жидкости, герметичности гидросистемы и малой массе подвижных частей гидроагрегатов. В результате упрощается решение управления лес ными машинами и обеспечивается высокая позиционная точность исполни тельных механизмов, проще решаются проблемы их автоматизации.

3. Высокий коэффициент усиления мощности при малом числе каскадов усиления. Например, в объемных гидроприводах коэффициент усиления мощности одного каскада (отношение мощности на выходе к мощности на входе) может достигать 1000.

4. Передача больших мощностей при малых габаритных размерах и мас се объемных гидромашин. Минимальные габаритные размеры объемных машин, как правило, определяются конструктивными соображениями, в то время как наименьшие размеры электрических машин обычно определяют ся наибольшей допустимой плотностью магнитного потока и условиями на 14 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН грева и охлаждения. Например, наиболее высокую энергоемкость (мощность, отнесенную к единице объема) имеют высокооборотные аксиально поршне вые гидромашины (6...7)10-3 кВт/м3. Небольшие массы и габариты достига ются за счет возможности использования в гидросистеме высокого давле ния (10;

16;

21 МПа и более). Для иллюстрации этого в табл. 1.1 приведены сравнительные данные некоторых типов электродвигателей и гидромоторов.

Из таблицы видно, что масса на единицу развиваемой мощности и габариты у гидромоторов значительно ниже, чем у электродвигателей [3].

5. Благодаря меньшему моменту инерции вращающихся частей время разгона гидромоторов не превышает долей секунды, в то время как время разгона электродвигателей может достигать нескольких секунд.

6. Для сравнения гидропривода с механическим приводом можно при вести такой пример. Два гидроцилиндра диаметром 160 мм, установленные на перегружателях П2 и П19, при рабочем давлении в гидросистеме 10 МПа развивают усилие в 392 кН. При использовании механического привода для создания такого же усилия потребовалось бы применить лебедку массой око ло 700 кг, что значительно превышает массу гидропривода перегружателя.

Эти достоинства гидроприводов позволяют увеличить энерговооруженность в заданных габаритах лесных машин.

7. Простота преобразования одного вида движения в другое, в частности вращательного в возвратно поступательное в силовых гидроцилиндрах и воз вратно поворотное в поворотных гидродвигателях, без каких либо дополни тельных устройств, например без применения громоздких механических передач, подверженных износу.

В электромеханических приводах преобразование вращательного движе ния в поступательное движение выходных звеньев обеспечивается лишь при помощи реечных передач, рычагов и тяг.

В объемных гидроприводах обеспечивается делимость потока рабочей жид кости на части, а на выходных звеньях гидродвигателей можно развивать 1 2 3 4 5 6 2 7 12345657689 6 87874736 6 7555688  73  2564 9 6 4736 78 74736 12345743668 336 8 8  !8 "#8 "#8 "#! 1234567859 4       3235 113 4 56 3252!8       " 4 2 # $%& ' (6!4367852 )4!72       2*22  2*+345 (6!!6, 2*6 -+56 .454/ + + + + + + 0 3252!4 -+' (235 45 044 11!13       16*49 33, .7456       456       1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОПРИВОДАХ значительные усилия и крутящие моменты. Эти качества особенно ценны для лесозаготовительных машин, которые преодолевают большие нагруз ки и выполняют различные по своему характеру операции производствен ного процесса;

у них в качестве гидродвигателей чаще применяют гидроци линдры.

8. Большая жесткость нагрузочной (механической) характеристики, т. е.

объемные гидродвигатели, обладают стабильностью скорости движения вы ходных звеньев при изменении величины и знака нагрузки. Под механиче ской жесткостью понимается величина относительного позиционного изме нения положения выходного звена под воздействием изменяющейся внеш ней нагрузки, а под скоростной жесткостью — относительное изменение скорости выходного звена при изменении приложенной к нему нагрузки.

Высокие быстродействие и жесткость гидропривода достигаются благодаря высокому модулю упругости рабочей жидкости и герметичности гидросис темы. Эти же качества обеспечивают и высокую позиционную точность ис полнительного механизма при реверсе или останове выходного звена гидро передачи.

9. Автоматизация работы гидрофицированных механизмов, возможность автоматического изменения их режимов работы по заданной программе, кон троль за рабочим давлением в гидросистеме при помощи таких простых при боров, как манометры, и улучшение условий труда операторов, обслуживаю щих лесные машины и оборудование. Так, по исследованиям В. Р. Ситникова, при замене существующего гидропривода лесной машины ВТМ 4 комплекс ным объемным гидроприводом достигается следующий эффект: число мани пуляций органами управления, выполняемых оператором в смену, сокраща ется в 4,5 раза, число органов управления машиной уменьшается на 35%;

усилия на рычагах управления снижаются в 3...4 раза. Все это способствует снижению психофизической нагрузки оператора и повышению производи тельности лесной машины [3].

10. Надежное ограничение в заданных пределах величин нагрузок, воз никающих в элементах машин. Простота защиты оборудования от недопус тимых нагрузок благодаря применению простых и надежных в работе на порных клапанов. Детали и элементы гидропривода работают в хороших условиях смазки, что обеспечивает долговечность и надежность работы ма шин лесной промышленности. Так, например, при правильной эксплуата ции насосов и гидромоторов срок их службы в настоящее время доведен до 5...10 тыс. часов работы под нагрузкой. Гидроаппаратура же может не ре монтироваться в течение долгого времени (10...15 лет).

Недостатки объемных гидроприводов:

1. Зависимость характеристик гидропривода от изменения температуры из за изменения вязкости рабочей жидкости.

2. Повышенные требования к точности изготовления отдельных уст ройств и промышленной чистоте технологических процессов, что увеличи вает стоимость гидропривода и усложняет конструкцию.

3. Наличие объемных потерь, которые снижают КПД привода, вызыва ют неравномерность движения выходного звена гидропередачи, затрудняют 16 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН достижение устойчивой скорости движения рабочего органа при малых рас ходах. В отдельных случаях наружные утечки рабочей жидкости (напри мер, в машинах для изготовления мебели и других изделий из древесины), загрязняющие обрабатываемые детали, служат причиной отказа от приме нения объемного гидропривода.

4. Передача энергии на большое расстояние приводит к увеличению про тяженности гидролиний, большим гидравлическим потерям, увеличению массы объемного гидропривода и соответственно к резкому снижению КПД и росту его стоимости.

5. Относительная сложность монтажа и ремонта в условиях эксплуатации.

6. Применяемые во многих случаях минеральные рабочие жидкости взры во и огнеопасны.

Указанные недостатки ограничивают область применения гидропривода в машинах и поточных линиях. Однако следует иметь в виду, что некоторые из отмеченных недостатков могут быть устранены (например, за счет приме нения синтетических рабочих жидкостей со стабильной вязкостью в широ ком диапазоне изменения температур, применения комбинированного элек тро пневмогидропривода) [3].

Критический анализ преимуществ и недостатков объемных гидравличе ских приводов позволяет правильно выбрать тип привода. При малых мощно стях иногда предпочтительнее применять электроприводы или пневмоприво ды. Однако когда требуются большие усилия и высокое быстродействие, пред почтительнее объемные гидроприводы, в частности в лесозаготовительных машинах.

Вопросы для самоконтроля 1. Дайте определение понятия «объемный гидропривод».

2. Какой закон гидравлики лежит в основе функционирования объемного гидро привода?

3. Какие функции выполняет гидродвигатель в объемном гидроприводе?

4. Перечислите возможный состав гидроаппаратов, входящих в объемный гидро привод.

5. Назовите функции насоса в составе объемного гидропривода.

6. Изобразите структурную схему объемного гидропривода.

7. От каких факторов зависит мощность, развиваемая гидроприводом?

8. Почему выгодно повышать давление в гидросистеме гидропривода, и каков ти пичный уровень давления в существующих гидроприводах?

9. В чем особенность поворотного гидродвигателя?

10. Какой гидропривод называется управляемым?

11. Перечислите возможные способы регулирования скорости гидропривода.

12. В чем особенность гидропривода с разомкнутой системой циркуляции?

13. Назовите основной недостаток аккумуляторного гидропривода.

14. Какими преимуществами обладает гидромотор по сравнению, например, с элек тродвигателем?

15. Назовите основные недостатки объемных гидроприводов.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОПРИВОДАХ ГЛАВА 2. РАБОЧИЕ СРЕДЫ ОБЪЕМНЫХ ГЛАВА ГИДРО И ПНЕВМОПРИВОДОВ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИХ ВЫБОРУ 2.1. НАЗНАЧЕНИЕ РАБОЧИХ ЖИДКОСТЕЙ И ТРЕБОВАНИЯ К НИМ Функции рабочих жидкостей в объемных гидроприводах разнообразны и многосторонни. Они, в первую очередь, являются энергоно сителем и обеспечивают приведение в движение машин и механизмов за счет энергии, полученной ими от источников энергии, перечисленных в разде ле 1.2.

Рабочая жидкость в гидроприводе является также смазочной средой. Она осуществляет смазку трущихся поверхностей деталей гидромашин и других гидравлических устройств, поэтому в объемных гидроприводах нет каких либо специальных смазочных систем.

Рабочая жидкость в гидроприводе является теплоносителем: она перено сит теплоту от нагретых частей к холодным.

Рабочая жидкость в гидроприводе является промывочной средой;

при движении она уносит с собой продукты износа и прочие загрязнения.

Рабочая жидкость в гидроприводе является одним из средств консерва ции: защищает поверхности полостей гидромашин и других гидравлических устройств от коррозии.

Перечисленные функции рабочей жидкости играют важную роль в обес печении функционирования гидропривода, а также его надежности.

Назначение рабочих жидкостей объемных гидроприводов определяет тре бования, предъявляемые к ним.

Рабочие жидкости объемных гидроприводов должны иметь хорошие сма зывающие свойства по отношению к материалам трущихся пар и уплотне ний, малое давление насыщенных паров и высокую температуру кипения, быть нейтральными к материалам гидравлических агрегатов и защитным покрытиям, обладать высокой механической стойкостью, стабильностью характеристик в процессе хранения и эксплуатации, быть пожаро и взрыво безопасными, нетоксичными, иметь хорошие диэлектрические свойства.

В наибольшей степени этим требованиям удовлетворяют минеральные масла и синтетические жидкости на кремнийорганической основе (силико новые), которые и применяются в настоящее время в качестве рабочих жид 18 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН костей объемных гидроприводов, используемых в машинах лесной промыш ленности, а также других транспортно технологических машинах.

Условия эксплуатации рабочей жидкости, применяемой в гидроприво дах, могут быть весьма сложными. На состояние рабочей жидкости, прежде всего, влияет широкий диапазон рабочих температур, при которых работа ют гидроприводы, а также большие скорости потока и высокие давления.

Так, температура рабочей жидкости в некоторых гидроприводах может ко лебаться от –60 до 90°С и более, а скорости потока при дросселировании достигают 50 м/с и более. Давление рабочих жидкостей в современных гид роприводах достигает 32 МПа и выше. Необходимо также учитывать, что рабочая жидкость находится в постоянном контакте с деталями, изготов ленными из различных конструкционных материалов.

Все многообразие применяемых в гидроприводах рабочих жидкостей можно разделить на две группы: жидкости на минеральной (нефтяной) и синтетической основе. Рабочие жидкости на нефтяной основе имеют сравни тельно низкую верхнюю границу температурного диапазона и содержат раз личные антиокислительные и антикоррозионные присадки. Синтетические рабочие жидкости обладают высокотемпературными свойствами и не горят.

Один из основных недостатков синтетических рабочих жидкостей — высо кая стоимость, поэтому их применяют крайне редко, в частности при необ ходимости обеспечить пожаробезопасную работу гидропривода при высоких температурах (до 350°С).

В табл. П1 и П2 (см. Приложение) приведены характеристики основных рабочих жидкостей, применяемых в гидроприводах.

2.2. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА РАБОЧИХ СРЕД ОБЪЕМНЫХ ГИДРО И ПНЕВМОПРИВОДОВ Важнейшими физическими свойствами жидкостей и газов являются плотность, вязкость, сжимаемость и тепловое расширение.

Плотностью однородной жидкости или газа называют величину, равную отношению массы жидкости к ее объему:

m 12, (2.1) V 3.

где m — масса жидкости, кг;

V — объем жидкости, м Величина плотности для рабочих жидкостей, используемых в объемных гидроприводах, приведена в табл. П1.

С повышением давления (при постоянной температуре) плотность жид кости незначительно увеличивается, а с повышением температуры (при по стоянном давлении), как правило, уменьшается.

Удельный вес — физическая величина, равная отношению веса к объе му, связана с плотностью следующим соотношением:

G 1 2 2 3g, (2.2) V 3;

g — ускорение свободно где G — вес жидкости, H;

V — объем жидкости, м го падения, м/c2.

2. РАБОЧИЕ СРЕДЫ ОБЪЕМНЫХ ГИДРО И ПНЕВМОПРИВОДОВ Следует иметь в виду, что значения g различны на разных географиче ских широтах. В гидравлических расчетах принимают значение g, опреде ляемое при g = 9,81 м/c2.

Вязкость — свойство жидкости или газа оказывать сопротивление сдви гу или относительному смещению их слоев. Вязкость проявляется в жидко стях или газах только при их течении.

Согласно гипотезе Ньютона, при течении жидкостей или газов вдоль твер дых поверхностей происходит торможение потока, обусловленное вязкостью.

Скорость v течения жидкости уменьшается по мере уменьшения расстояния y от стенки. При расстоянии от стенки y = 0, v = 0 (условие прилипания), между слоями жидкости происходит проскальзывание, приводящее к возникнове нию касательных напряжений t (напряжения трения). Касательное напряже ние в жидкости зависит от ее рода и характера течения и при слоистом (лами нарном течении) прямо пропорционально поперечному градиенту скорости:

dv 123. (2.3) dy Сила трения определяется по формуле И. Ньютона:

dv T 1 2S, (2.4) dy где S — площадь слоев жидкости, движущихся с различными скоростями;

m — динамический коэффициент вязкости, измеряемый в Пас.

Отношение динамического коэф фициента вязкости к плотности жид кости называют кинематическим ко эффициентом вязкости n, определяе мым по формуле 23. (2.5) Размерность кинематического ко эффициента вязкости, м 2 /с, Стокс (Ст). Между размерностями кине матического коэффициента вязкости в различных системах единиц имеет место следующее соотношение: 1 Ст = = 100 сСт = 10-4 м2/с = 1 см2/с.

Вязкость жидкостей и газов зави сит от различных факторов. Особенно сильно на вязкость влияет температу ра жидкости. Для разных жидкостей эта зависимость различна. С увеличе нием температуры вязкость жидкости Рис. 2. Зависимость вязкости рабочих уменьшается (рис. 2.1) по нелинейно жидкостей от температуры:

му закону, а вязкость газов, и в част 1 — МГЕ 4;

2 — АГМ 10;

3 — МГЕ 10А;

4 — ности воздуха, увеличивается [4, 28].

АУП.

20 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН Вязкость жидкостей на нефтяной и синтетической основе, используе мых в качестве рабочих жидкостей в объемных гидроприводах, повышает ся с увеличением давления. В приближенных расчетах при давлении до 20 МПа зависимость вязкости этих жидкостей от давления обычно не учи тывают.

Изменение вязкости при изменении давления учитывают при расчете уте чек жидкости в гидроагрегатах, так как это изменение вязкости может при вести к изменению утечек, вызванных изменением давления, и конструк тивных размеров гидрооборудования. При смешивании различных марок рабочих жидкостей одного вида образуется однородная смесь, вязкость ко торой определяется процентным соотношением в смеси той или иной марки рабочей жидкости.

На вязкость также влияет наличие воздуха в жидкости в растворенном и свободном виде. При увеличении содержания воздуха в жидкости вязкость ее уменьшается.

Сжимаемость жидкостей или газов — это их свойство изменять объем под действием давления.

Она характеризуется для жидкостей коэффициентом объемного сжатия, который определяется по формуле 1 dV 21 3. (2.6) V dp Величина, обратная коэффициенту объемного сжатия, называется объ емным модулем упругости E, существенно влияющим на динамические ха рактеристики объемного гидропривода.

Сжимаемость рабочих жидкостей — явление отрицательное для гидрав лического привода, так как на сжатие необратимо затрачивается энергия.

Сжимаемость понижает жесткость гидропривода, может явиться причиной возникновения автоколебаний в гидросистеме, создает запаздывание в сра батывании гидроаппаратуры. Тем не менее в отдельных случаях сжимае мость рабочих жидкостей используют в специальных механизмах или уст ройствах (например, в гидравлических амортизаторах и пружинах).

Сжимаемость жидкости зависит от температуры и давления. Однако в диа пазоне температур и давлений, при которых эксплуатируются гидроприво ды машин лесной промышленности (50...80°С, до 20 МПа), сжимаемость изменяется незначительно, и этим изменением в практических расчетах пренебрегают. Значение объемного модуля упругости E при t = 20°С и p = pатм для рабочих жидкостей, применяемых в промышленных гидро приводах, колеблется от 13108 до 22108 Па. Так, например, у веретенно го масла АУ объемный модуль упругости E = 14,5108 Па, у турбинного E = (17...22)108 Па, у АМГ 10 E = 13,2108 Па. Несколько ниже объемный модуль упругости у силиконовых рабочих жидкостей. Так, для рабочей жид кости ВТУ МХП 2416 54 его величина составляет 10108 Па.

Температурное расширение характеризуется коэффициентом теплового объемного расширения bt, который представляет собой относительное изме нение объема при изменении температуры t на 1°С и постоянном давлении:

2. РАБОЧИЕ СРЕДЫ ОБЪЕМНЫХ ГИДРО И ПНЕВМОПРИВОДОВ dV 1t 2. (2.7) V0 dt Для конечных приращений объема DV = V – V0 и температуры Dt = t – t выражение (2.7) можно преобразовать к следующему виду (принимая bt, не зависящим от температуры):

V = V0(1 + btDt). (2.8) Для плотности, с учетом формулы (2.1), можно получить 12, (2.9) (1 3 4t 5t) где r0, r, V0, V — плотность и объем жидкости или газа соответственно при температурах t0 и t.

Для воды коэффициент bt возрастает с увеличением давления и темпера туры от 1410-6 1/°С при 20°С и 0,1 МПа до 70010-6 1/°С при 100°С и 10 МПа.

Для минеральных масел в диапазоне давлений от 0 до 15 МПа bt можно в среднем принимать равным 810-4 1/°С [6].

Растворимость газов. Все рабочие жидкости способны растворять газы, которые, будучи в дисперсном (растворенном) состоянии, практически не оказывают влияния на их физические свойства. Наблюдается лишь незна чительное уменьшение вязкости рабочих жидкостей. Растворимость газов a характеризуется отношением объема растворенного воздуха Vв при t = 0°С и p = pат к объему жидкости Vж при тех же условиях, т. е. a = Vв/Vж.

Растворимость зависит от давления, температуры и типа рабочей жидкости и газа. Для минеральных масел увеличение давления при постоянной темпера туре приводит к линейному увеличению растворимости a = kp (k — раствори мость при p = 0,1 МПа, зависящая от марки масла и равная 0,07...0,12). Мень шие значения k соответствуют маркам масел с большей плотностью. В обыч ных условиях (при комнатной температуре и при атмосферном давлении) в рабочей жидкости содержится по объему до 6% растворенного воздуха [3].

Растворимость воздуха имеет линейную зависимость и от температуры.

Кроме того, она зависит от величины поверхности раздела воздуха и рабочей жидкости, приходящейся на единицу объема жидкости, и от состояния этой поверхности.

С увеличением поверхности раздела и при интенсивном перемешивании (например, незатопленной струей при сливе в гидробак) процесс насыщения рабочей жидкости воздухом резко ускоряется.

Как указывалось выше, воздух, будучи в растворенном состоянии, не оказывает заметного влияния на физические свойства рабочей жидкости.

Однако если рабочая жидкость имеет высокую температуру, растворенный воздух интенсифицирует процесс ее окисления;

при падении давления на каком либо участке гидросистемы воздух, выделяясь из рабочей жидкости и оставаясь во взвешенном состоянии, уменьшает прочность пленки, образую щейся на поверхностях трущихся деталей, и смазывающую способность ра бочей жидкости [3].

22 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН Давление насыщенного пара pн. п. определяет испаряемость рабочих жид костей и зависит от температуры, с ростом которой оно увеличивается. Сни жение давления в окружающей среде приводит к увеличению испарения ра бочей жидкости. Это необходимо учитывать при проектировании объемных гидроприводов и их элементов. В частности, в местах резкого увеличения скорости рабочей жидкости происходит снижение давления вплоть до дав ления насыщенного пара. Это вызывает возникновение кавитации, напри мер на входе самовсасывающего насоса, при открытии клапанов (резко по нижается давление, увеличивается скорость потока жидкости), в рабочих камерах гидроцилиндров при очень быстром движении поршня. При воз никновении кавитации нарушается сплошность жидкости, подача насоса становится неустойчивой, возрастают динамические нагрузки на отдельные детали, понижается надежность гидропривода. В потоке рабочей жидкости образуются газовые и паровоздушные пузырьки, которые в последующем схлопываются внутри жидкости в области более высокого давления.

Разрушение пузырьков происходит с большой скоростью. При этом воз никают местные гидравлические микроудары, которые создают повышен ные шум и вибрацию. Кроме того, кавитация жидкости приводит к эрозион ному разрушению проточной части конструкции, находящейся в контакте с рабочей жидкостью.

Пенообразование. Выделение воздуха из рабочей жидкости при падении давления происходит значительно интенсивнее, чем ее насыщение при по вышении давления. Это выделение может происходить столь быстро, что образуется устойчивая смесь рабочей жидкости и воздуха — пена. На интен сивность пенообразования оказывает влияние содержащаяся в рабочей жид кости вода. Даже при ничтожном количестве воды ( 0,1% по массе рабо чей жидкости) возникает устойчивая пена. Образование и стойкость пены зависят от типа рабочей жидкости и ее коэффициента поверхностного на тяжения, от еe температуры и размеров пузырьков, от материалов и типа покрытий гидроаппаратуры, с которыми соприкасается рабочая жидкость.

Минеральные масла, применяемые в гидроприводах машин лесной промыш ленности, дают стойкую пену. При этом пенообразование происходит ин тенсивнее в рабочих жидкостях, бывших в эксплуатации и сильно загряз ненных. Пенообразование может возникнуть и из за омыления жидкости.

С увеличением температуры стойкость пены уменьшается;

при t 70°С про исходит быстрый распад пены.

Выделяющийся из рабочей жидкости воздух и образующаяся пена явля ются одной из причин снижения жесткости гидропривода, запаздывания срабатывания гидроаппаратуры, снижения объемного КПД насоса, появле ния шума в работе и возникновения гидравлического удара. В гидравличе ских следящих системах выделяющийся из жидкости воздух вызывает ав токолебания и уменьшает устойчивость этих систем [3].

Химическая и механическая стойкость. При эксплуатации гидроприво дов рабочая жидкость соприкасается с поверхностями баков, трубопроводов и гидроаппаратуры, подвергается воздействию высоких температур и давле ний, вступает в реакцию с кислородом воздуха. Химическая и механическая 2. РАБОЧИЕ СРЕДЫ ОБЪЕМНЫХ ГИДРО И ПНЕВМОПРИВОДОВ стойкость характеризует способность рабочих жидкостей сохранять свои пер воначальные физические свойства при эксплуатации и хранении.

Во время работы гидропривода происходит старение рабочей жидкости, сопровождающееся выпадением из нее смол и шлаков, отложением на по верхности элементов гидропривода тонкого твердого налета, понижением вязкости и изменением цвета жидкости. Продукты окисления, обладая кислотными свойствами, вызывают коррозию металлов и уменьшают на дежность работы гидроаппаратуры. Налет на подвижных элементах гид роагрегатов может вызвать заклинивание плунжерных пар, заращивание дросселирующих отверстий, разрушение уплотнений и разгерметизацию гидросистемы, а снижение вязкости — увеличение утечек и уменьшение прочности образующейся на поверхностях пар трения пленки рабочей жид кости. Интенсивность окисления повышается с увеличением температуры рабочей жидкости на поверхности ее контакта с воздухом, а также с увеличе нием содержания в жидкости растворенного воздуха, механических приме сей и воды.

Механические примеси (продукты износа элементов гидросистемы, грязь и др.) и вода являются катализаторами, интенсифицирующими процесс окис ления рабочей жидкости. Срок службы минеральных рабочих жидкостей с механическими примесями более чем в 2 раза меньше срока службы тех же жидкостей, но не имеющих механических примесей [7].


На окисляемость рабочих жидкостей оказывают влияние конструкцион ные материалы, из которых изготовлены элементы гидропривода и с кото рыми жидкость соприкасается. Так, в гидросистемах с трубопроводами из меди окисление рабочей жидкости в одних и тех же условиях происходит быстрее, чем в гидросистемах с трубопроводами, изготовленными из стали.

Окисляемость рабочей жидкости характеризуется кислотным числом, кото рое представляет собой количество гидрата окиси калия (КОН) в миллиграм мах, необходимого для нейтрализации 1 г жидкости. Кислотное число мень ше 1 считается нормальным показателем эксплуатации рабочей жидкости.

Эксплуатация гидросистем с рабочими жидкостями, имеющими кислотное число выше 2, может вызвать серьезные повреждения гидроагрегатов. Вы сокое кислотное число является следствием недостаточной очистки рабочей жидкости. Таким образом, химическая стойкость определяется качеством очистки рабочих жидкостей [3].

Механическая стойкость характеризуется стабильностью вязкости рабо чих жидкостей при воздействии на них высоких давлений. При многократ ном воздействии высокого давления вязкость жидкости уменьшается, что объясняется происходящими в ней молекулярно структурными изменения ми (деструкцией). Известно, например, что вязкость рабочих жидкостей, ис пользуемых в гидросистемах, работающих при высоком давлении, уменьша ется быстрее, чем вязкость таких же рабочих жидкостей, применяемых в гид росистемах с низким давлением. Это изменение вязкости необратимо, в связи с чем устанавливаются нормы допустимого изменения первоначальной (пас портной) вязкости рабочей жидкости. Для различных гидросистем такое из менение вязкости допускается в пределах 25...50% от первоначальной [3].

24 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН Совместимость. Совместимость рабочих жидкостей гидроприводов с кон струкционными материалами, особенно с материалами уплотнений, имеет очень большое значение. Рабочие жидкости на нефтяной основе совмес тимы со всеми металлами, применяемыми в гидромашиностроении, и пло хо совместимы с уплотнениями, изготовленными из синтетической рези ны и кожи. Синтетические рабочие жидкости плохо совместимы с некото рыми конструкционными материалами и несовместимы с уплотнениями из маслостойкой резины [3].

Рабочей средой в пневмоприводах является газ (сжатый воздух, азот и др.) Основными параметрами газа, определяющими его состояние, являются дав ление, удельный объем (плотность) и температура. В качестве источника ра бочей среды в пневмоприводах могут использоваться компрессоры, магист ральные трубопроводы или пневмоаккумуляторы. Давление сжатого воздуха в магистральных пневмоприводах общего применения обычно не превышает 1 МПа, а в пневмоприводах с индивидуальными источниками энергии мо жет достигать 10 МПа и более [4].

Удельный объем газа u представляет собой отношение объема газа V, м3 к его массе m, кг:

V 12. (2.10) m Удельный объем есть величина, обратная плотности:

12. (2.11) Температура T в данном случае измеряется в градусах Кельвина (К). Со отношение между температурой, измеряемой в градусах К, и в градусах Цель сия (°С), имеет вид T К = t + 273,15°С. (2.12) К нормальным условиям состояния газа относят температуру T = 273,15 К и p = 1,013105 Па.

Параметры состояния газа (p;

V;

T) однозначно связаны между собой урав нением состояния Клапейрона:

pV = RT, (2.13) которое справедливо для идеального газа, а также часто используется и для реальных газов, если они далеки от состояния насыщения [34].

R называется газовой постоянной и представляет собой работу расшире ния 1 кг газа при нагревании его на 1 К. Для сухого воздуха газовая постоян ная R = 287,1 Дж/(кгК) [34]. Уравнение состояния (2.13) позволяет вычис лить по двум известным параметрам газа неизвестный третий.

Вязкость воздуха, наиболее часто используемого в качестве рабочего тела в пневмоприводах, весьма мала по сравнению с вязкостью рабочих жидко стей, применяемых в гидроприводах. Так, например, динамический коэффи циент вязкости воздуха при атмосферном давлении и температуре t = 20°С ра вен m = 18,510-6 Пас. В отличие от вязкости жидкости, вязкость воздуха с ро 2. РАБОЧИЕ СРЕДЫ ОБЪЕМНЫХ ГИДРО И ПНЕВМОПРИВОДОВ стом температуры увеличивается и может быть достаточно точно описана при постоянном давлении следующей формулой:

1 273 0, T 3 4 30, (2.14) где m — динамический коэффициент вязкости при температуре Т К, m0 — динамический коэффициент вязкости при температуре 0°С или 273 К.

Газы, и в частности воздух, характеризуются значительной упругостью.

Сжимаемость газов определяется, как и в случае жидкости, по формуле (2.6).

Удельная теплоемкость рабочей среды гидро или пневмоприводов пред ставляет собой отношение количества теплоты, поглощенной единицей объ ема или массы рабочей среды, к соответствующему повышению температу ры. Различают удельные теплоемкости при постоянном давлении сp и при постоянном объеме сu. С изменением состояния рабочего тела теплоемкость изменяется. Для воздуха при давлении 1,0210 5 Па и температуре 0°С сp = 1,01103 Дж/(кгК) и сu = 0,72103 Дж/(кгК).

Технические требования к воздуху, предназначенному для питания пнев матических устройств, устанавливает ГОСТ 11882 73. К сжатому воздуху предъявляются высокие требования по чистоте. ГОСТ 17433 72 устанавли вает 15 классов загрязненного воздуха: 0, 1, 2,..., 14. Компоненты загрязне ний сжатого воздуха можно разделить на три группы: вода и компрессорное масло в жидком и парообразном состоянии, твердые и газообразные загряз нения. Рекомендации по выбору класса загрязненности сжатого воздуха при ведены в каталоге [35].

2.3. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫБОРУ РАБОЧИХ ЖИДКОСТЕЙ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОПРИВОДОВ В гидроприводах применяют рабочие жидкости на нефтяной основе, водомасляные эмульсии, смеси и синтетические жидкости. Выбор типа рабочей жидкости определяется назначением, степенью надежности и условиями эксплуатации гидроприводов.

Рабочие жидкости на нефтяной основе получают из минеральных масел с добавлением к ним присадок, улучшающих физико химические свойства основы. Присадки добавляют в небольших количествах 0,05...10%;

одни из них могут изменять лишь одно физическое свойство, другие могут быть мно гофункциональными, т. е. влиять сразу на несколько физических или хими ческих свойств минеральных масел. Применяют антиокислительные, вяз костные, противоизносные, антипенные, снижающие температуру застыва ния рабочей жидкости и антикоррозионные присадки.

Ассортимент товарных масел, выпускаемых нефтеперерабатывающей промышленностью, широк. Однако выпуск рабочих жидкостей на нефтяной основе, предназначенных специально для гидроприводов, ограничен по но менклатуре и не покрывает потребностей промышленности. Кроме того, боль шинство этих марок рабочих жидкостей имеют высокую стоимость и дефи 26 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН цитны. Недостаток специальных рабочих жидкостей вынуждает предприятия применять в гидроприводах машин товарные минеральные масла, которые не всегда и не в полной мере отвечают предъявляемым к ним требованиям. При этом наибольшие трудности возникают при выборе рабочих жидкостей для гидроприводов машин, работающих на открытом воздухе и при отрицатель ных температурах, в частности для большинства лесных машин [4].

Краткая техническая характеристика наиболее распространенных рабо чих жидкостей на нефтяной основе, применяемых в гидроприводах машин, приведена в табл. П2.

Водомасляные эмульсии представляют собой смеси воды и минерально го масла в соотношениях 100:1, 50:1 и др. Минеральные масла в составе эмуль сии служат для уменьшения коррозийности и увеличения смазывающей спо собности. Обычно для этой цели применяют эмульсол, состоящий из 85% минерального масла И 12, 12% олеиновой кислоты и 3% раствора едкого натра. Эмульсии применяют в гидроприводах машин, работающих в пожа роопасных условиях, и в машинах, в которых требуется большое количество рабочей жидкости, например в гидравлических прессах. Эмульсии обычно совместимы со всеми конструкционными материалами и материалами уп лотнителей (за исключением пробки). Долговечность эмульсий близка к дол говечности лучших сортов минеральных масел. Недостаток эмульсий — пло хая смазывающая способность, а их применение ограничивается отрицатель ными температурами и температурой, не превышающей 60°С [3].

Смеси различных сортов минеральных масел, а также смеси масел с керосином, глицерином и т. д. применяют для получения рабочих жидко стей с требуемой вязкостью.

Синтетические жидкости — это жидкости на кремнийорганической ос нове (силиконы), на основе хлор и фторуглеродных соединений, полифено ловых эфиров, неопентиловые и др. (табл. П1). Эти жидкости негорючи, стой ки к окислению, имеют низкую температуру застывания, обладают ста бильностью вязкостных характеристик в течение длительного срока работы и в широком диапазоне температур. Однако каждая из них обладает тем или иным недостатком (несовместимость с уплотнениями из синтетической и на туральной резины, высокая текучесть, плохая смазывающая способность, токсичность и т. д.). Кроме того, все они относительно дорогостоящи. Сей час синтетические жидкости применяют в гидроприводах машин, работаю щих в очень тяжелых температурных режимах (при t = –60...350°С), в кон такте с окислителями, при высоких давлениях. В перспективе с развитием химической промышленности можно ожидать, что синтетические жидко сти найдут применение в гидроприводах машин общего назначения [3].

Выбор рабочих жидкостей для гидроприводов машин определяется на значением машины, диапазоном рабочих температур, давлением в гидросис теме, скоростями движения выходных звеньев гидродвигателей, конструкци онными материалами и материалами уплотнений, особенностями эксплуата ции гидросистемы (на открытом воздухе или в закрытом помещении), условиями содержания машины во время перерывов в работе, возможностями обводнения и засорения рабочей жидкости, возможностями и трудоемкостью ее замены.


2. РАБОЧИЕ СРЕДЫ ОБЪЕМНЫХ ГИДРО И ПНЕВМОПРИВОДОВ При выборе рабочей жидкости прежде всего исходят из условий работы насосов. При этом учитывают диапазон изменения температуры рабочей жид кости при эксплуатации гидропривода, а также изменение зазоров между деталями насосов, вызванное их износом. Минимальная вязкость рабочей жидкости, соответствующая максимальной температуре, устанавливается по допустимому снижению объемного КПД и по прочности пленки рабочей жидкости. Согласно исследованиям ВНИИстройдормаша, предельный ми нимальный кинематический коэффициент вязкости, при котором обеспечи ваются удовлетворительные значения объемного КПД = 0,80...0,85, исклю чается нарушение смазывающей пленки и «сухое» трение, составляет: для шестеренных насосов — (16...18)10-6;

для пластинчатых — (10...12)10-6, для аксиально поршневых — (6...8)10-6 м2/c.

Максимальная вязкость рабочей жидкости, соответствующая минималь ной температуре, устанавливается по работоспособности насоса, характери зующейся заполнением его рабочих камер или пределом прокачиваемости жидкости насосом (табл. 2.1) [3].

Оптимальная вязкость рабочей жидкости, при которой обеспечивается наилучшее соотношение объемного и механического КПД, лежит между минимальным и максимальным значениями, в частности для шестеренных насосов nопт = 2010-6, для пластинчатых — 2510-6, для поршневых с торце вым распределением жидкости — 3010-6 м2/с. Установив для конкретного случая значения кинематического коэффициента вязкости nmax, nmin и nопт, подбирают соответствующую марку рабочей жидкости.

О пригодности той или иной рабочей жидкости при отрицательных тем пературах судят не по температуре ее застывания, а по пределу прокачивае мости. Именно несоответствием предельного значения вязкости рабочих жид костей температуре окружающего воздуха можно объяснить случаи выхода из строя насосов гидросистем машин лесной промышленности, работающих в зимнее время.

При безгаражном содержании машин после ночного перерыва в их рабо те вязкость применяемых рабочих жидкостей (чаще всего Дп 8 или Дп 11) становится настолько высокой, что в периоды пуска и разогрева гидросисте мы насос некоторое время не прокачивает рабочую жидкость. В результате возникает «сухое» трение подвижных частей насоса, кавитация, интенсив ный износ и выход насоса из строя. Таким образом, при применении рабочих жидкостей этих марок в условиях отрицательных температур пуску гидро 1 2 3 4 5 6 2 7 89 12343567839 7 9   5679 73  3   37 9  92  9 43 12343567839 7   73  39  37 9  12119 !9"9#5 $ % "97  "579 " "2  3 2  9  123425266728693 378 88 68 8   934694728693 378 88 68 8  39 6 !" 5#62$728693 378 88 68  8 % 28 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН привода в работу должен непременно предшествовать подогрев рабочей жид кости [3].

Рабочее давление в гидросистеме и скорость движения выходного звена исполнительного механизма также являются важными показателями, опре деляющими выбор рабочей жидкости.

Подвижные детали многих элементов гидропривода изготовляются без внутренних уплотнений, а их герметичность обеспечивается благодаря ма лым зазорам. Утечки рабочей жидкости в зазорах увеличиваются с повыше нием давления и понижением вязкости рабочей жидкости. Они снижают КПД гидропривода, вызывают нагрев рабочей жидкости и увеличивают не равномерность движения выходных звеньев исполнительных механизмов.

В этом отношении было бы лучше применять рабочую жидкость повышен ной вязкости. Однако увеличение вязкости приводит к увеличению гидрав лических потерь, а следовательно, к снижению гидравлического КПД гид ропривода. Примерно аналогично влияет на выбор рабочей жидкости ско рость движения выходного звена исполнительных механизмов.

В настоящее время нет научно обоснованных рекомендаций по выбору рабочих жидкостей в зависимости от давления и скорости движения выход ного звена исполнительного механизма. В то же время наметилась тенден ция при больших давлениях порядка 32 МПа применять рабочую жидкость повышенной, а при низких давлениях — пониженной вязкости [3].

Для обеспечения работы гидропривода с большими скоростями при низ ких давлениях следует выбирать рабочую жидкость с меньшей вязкостью, так как потери напора, связанные с вязкостью, при больших скоростях по тока значительны.

Обычно вязкость ограничивает диапазон рабочих температур гидроприво да. При этом во всех случаях лучшей будет та рабочая жидкость, которая имеет меньший температурный коэффициент вязкости (ТКВ), характеризующий за висимость кинематического коэффициента вязкости от температуры в опреде ленном диапазоне ее изменения. Для машин лесной промышленности, рабо тающих на открытом воздухе, сравнение летних марок рабочих жидкостей производят в интервале температур 0...80°С, а для зимних марок — в интерва ле температур –40...–20°С соответственно с помощью следующих выражений:

ТКВ = n0 – n80/n40;

ТКВ = n-40 – n-20/n-30.

Чем меньше величина ТКВ для рабочих жидкостей, тем выше их экс плуатационные качества. Из применяемых в настоящее время в объемных гидроприводах рабочих жидкостей наиболее пологие вязкостно температур ные характеристики имеют АМГ 10 и ВМГЗ [3].

При выборе рабочих жидкостей нужно учитывать также, что индустри альные масла склонны к окислению и плохо совместимы с уплотнениями, выполненными из синтетической резины.

Существенное значение при выборе рабочей жидкости имеют сжимае мость, температуры вспышки и застывания.

Следствием сжимаемости рабочей жидкости является снижение быстро действия гидропривода. Сжимаемость рабочей жидкости следует учитывать 2. РАБОЧИЕ СРЕДЫ ОБЪЕМНЫХ ГИДРО И ПНЕВМОПРИВОДОВ при давлениях более 10 МПа. В диапазоне давлений 0,1...10 МПа рабочую жидкость можно считать несжимаемой.

Температура вспышки — температура, при которой пары масла, нагре ваемого в открытом или закрытом тигле, принимают температуру появле ния первого синего пламени над частью или всей поверхностью испытуемой рабочей жидкости. Температура вспышки является показателем, позволяю щим судить о пожарной безопасности.

Маловязкие жидкости часто характеризуются более низкой температу рой вспышки, определенной в закрытом тигле, вследствие содержания лег колетучих продуктов распада, которые в открытом тигле рассеиваются рань ше, чем их окажется достаточно для вспышки. Температура вспышки в ус ловиях хранения в резервуарах обычно несколько ниже температуры (до 10°С), определяемой стандартными методами, и зависит от объема резервуа ра и уровня жидкости. Таким образом, максимальная температура нагрева рабочей жидкости на нефтяной основе при работе системы должна быть на 10...15°С ниже температуры вспышки в открытом тигле [4].

Температура застывания — температура, при которой масло загустевает настолько, что при наклоне пробирки на 45° его уровень в течение 1 мин оста ется неизменным. Температура застывания масла должна быть на 10...17°С ниже наименьшей температуры эксплуатации гидропривода [4].

Таким образом, к рабочей жидкости гидропривода предъявляют следую щие требования:

§ хорошие смазывающие свойства;

§ минимальная зависимость вязкости от температуры в требуемом диапа зоне температур;

§ высокая температура вспышки (пожаробезопасность) и низкая темпера тура замерзания;

§ стабильность свойств при эксплуатации, высокая устойчивость к меха ническому разрушению сложных соединений жидкости (деструкции) при дросселировании, окислению при работе, поглощению влаги и воздуха;

§ длительный срок службы;

§ хорошая теплопроводность и малый коэффициент теплового расширения;

§ высокие моющие свойства (вынос продуктов износа и других загрязнений);

§ инертность по отношению к применяемым материалам и защита их от коррозии;

§ отсутствие механических примесей, воды и загрязняющих частиц;

§ низкая стоимость и недефицитность.

Из приведенных в табл. П1 и П2 марок рабочих жидкостей для гидропри водов машин лесной промышленности могут быть рекомендованы следующие:

а) ВМГЗ — всесезонно в мобильных и стационарных машинах, работаю щих в средней полосе европейской части, на севере и северо востоке страны при t = –55...55°С. При отсутствии ВМГЗ она заменяется АМГ 10, ГМ 50И или веретенным маслом АУ;

б) рабочие жидкости МГ 20 и МГ 30 — всесезонно в мобильных и стацио нарных машинах, работающих в средней полосе при t = –20...80°С. Замени телями МГ 20 и МГ 30 соответственно могут быть масла И 20 и И 30;

30 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН в) жидкость ВНИИ НП 403 может быть использована в гидроприводах станков, поточных линий, прессов и других стационарных машин при t = 10...80°С;

г) минеральное масло Р рекомендуется для гидропередач автомобилей при t = –25...60°С.

При эксплуатации гидроприводов нужно создавать такие условия, при которых рабочая жидкость возможно дольше сохраняла бы свои первона чальные физические свойства. Для этого необходимо соблюдать следующие правила:

§ следить, чтобы не происходило смешивания рабочей жидкости с водой, эмульсией и технологическими жидкостями;

§ следить, чтобы в рабочую жидкость не попадали пыль, стружка и другие механические частицы (с этой целью нужно фильтровать жидкость пе ред ее заливкой в гидросистему и уплотнять резервуары, содержащие рабочую жидкость);

§ содержать рабочие жидкости в плотно закрывающейся таре, не смешивать в одной таре свежую и бывшую в эксплуатации жидкости, при заправках и доливках гидросистемы пользоваться чистым заправочным инвентарем;

§ строго придерживаться рекомендаций завода изготовителя машины, ка сающихся режимов работы гидроприводов.

При работе гидропривода в широком диапазоне температур рекоменду ется применять летние и зимние сорта рабочих жидкостей. Если по каким либо причинам смена рабочих жидкостей невозможна, то при эксплуатации машин в области отрицательных температур необходимо реализовать меро приятия, обеспечивающие работоспособность гидропривода (подогревать рабочую жидкость перед пуском машины, содержать машины в ночное вре мя в отапливаемых помещениях, при коротких перерывах в работе машины не выключать приводной двигатель, ограничивать скорость вращения валов насосов и т. д.) [3].

В процессе эксплуатации гидроприводов рабочая жидкость периодиче ски заменяется. Срок службы рабочих жидкостей зависит от очень многих факторов и для каждого конкретного случая будет индивидуальным. Жела тельно периодически проверять вязкость рабочей жидкости и при изменении ее при одной и той же температуре примерно на 50% (а в ответственных объем ных гидроприводах — на 25%) от первоначальной жидкости заменять свежей.

Рекомендуется также предусматривать замену рабочей жидкости после перво го периода работы объемного гидропривода в течение 50...100 ч для ее фильт рации и промывки от продуктов износа в начальный период эксплуатации.

2.4. ГИДРОСИСТЕМЫ ЛЕСОСЕЧНЫХ МАШИН Валочный клин КГМ 1А предназначен для сталкивания с пня в заданном направлении подпиленного дерева диаметром до 60 см. В качест ве энергетической установки для привода применяется бензомоторная пила или электродвигатель. Схема гидромеханического привода клина КГМ 1А 2. РАБОЧИЕ СРЕДЫ ОБЪЕМНЫХ ГИДРО И ПНЕВМОПРИВОДОВ приведена на рис. 2.2 [8], а технические характеристики гидросистемы при вода клина даны в табл. 2.2.

При вращении эксцентрика 4 ролик 5 с толкателем 6 перемещается впра во, воздействуя на плунжер 10, который перекрывает отверстие А и через перепускной клапан 14 подает рабочую жидкость через рукав 15 в цилиндр гидроклина 17, где она давит на манжету 16, которая через шток 21 переме щает клин 19, который раздвигает щеки и обеспечивает сброс дерева с пня.

При установке рычага 12 в вертикальное положение открывается предохра нительный клапан 13, перепускающий рабочую жидкость в бачок 11, клин возвращается в исходное положение. Технические данные, характеризую щие гидросистему привода клина, приведены ниже.

Тип рабочей жидкости АМГ 10 (ГОСТ 6794 75). В качестве заменителя может быть использована рабочая жидкость (ТУ 38 101 479 74).

Рис. 2. Схема гидромеханического привода валочного клина КГМ 1А:

1 — двигатель;

2 — поводковая муфта;

3 — редуктор с конической парой шестерен;

4 — эксцен трик;

5 — ролик;

6 — толкатель;

7 — рычажок привода;

8 — стопор;

9 — пружина;

10 — плун жер;

11 — бачок рабочей жидкости;

12 — рычаг;

13 — предохранительный клапан;

14 — перепу скной клапан;

15 — рукав;

16 — манжета клина;

17 — цилиндр клина;

18 — пружина клина;

19 — клин;

20 — щеки;

21 — шток клина;

22 — фиксатор.

1 2 3 4 5 6 2 7 123456278529 445 757295 9854   29 8  2 12345678297 3 4 77  74 7 3 47473  47234227829774  7 7 ! 7777 # "3 47  77 $% &2 43'42727934 77 ( 7)17 *# % "34 7 (54 79284 (3'4227 34 7)17 *+++!!, 2 ('7 7267- 9 2 ( 737  !. 32 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН Рис. 2. Схема гидросистемы объемного гидропривода валочно пакетирующей машины ЛП 19А:

1 — насос аксиально поршневой сдвоенный;

2, 58 — бак рабочей жидкости;

3, 4 — указатель тем пературы рабочей жидкости;

5, 28, 71 — краны муфтовые;

6 — шестеренный насос;

7 — клапан давления;

8, 66 — краны манометра;

9, 65, 73 — манометр;

10 — секция управления гидроцилин дром рукояти;

11 — секция управления гидромотором поворота платформы;

12 — секция управ ления гидромотором левой гусеницы;

13, 30, 32, 35, 47, 61, 63, 69 — обратные клапаны;

14, 62 — клапаны предохранительные;

15, 50, 64 — гидрораспределитель 3 секционный;

16, 17, 49 — бло ки перепускных клапанов;

18, 42 — односторонние гидрозамки;

19, 48 — клапаны управления;

20, 37, 39, 40, 44 — предохранительные клапаны;

21, 22 — краны управления;

23, 24 — гидрораз мыкатели тормоза;

25, 26, 31, 45 — аксиально поршневые гидромоторы;

27, 41 — гидроцилинд ры рукояти и стойки захвата;

29, 33 — дроссельная шайба;

34 — дроссель;

36 — гидроцилиндр механизма срезания;

38 — гидроцилиндр стрелы;

43 — гидроцилиндр зажимных рычагов;

46 — центральный коллектор;

51 — секция управления гидромотором правой гусеницы;

52 — секция управления гидроцилиндром зажимных рычагов;

53 — секция управления гидроцилиндром стойки захвата;

54 — промежуточная секция с обратными клапанами;

55 — секция управления гидроци линдрами стрелы;

56 — насос шестеренный;

57 — сетчатый фильтр;

59 — датчик уровня;

60 — заправочный фильтр;

67 — фильтр линейный;

68 — кран;

70 — теплообменник.

Валочно пакетирующая машина ЛП 19А Йошкар Олинского завода лес ного машиностроения предназначена для срезания деревьев и формирова ния их в пакет. Работает машина в температурном режиме от –40 до 40°С, может срезать деревья диаметром до 60 см при уклонах не более 8°.

Передвижение машины и привод всех ее рабочих органов осуществляют ся с помощью объемной гидропередачи (рис. 2.3) [8].

Из бака рабочей жидкости 2 емкостью 275 л рабочая жидкость с помо щью аксиально поршневого спаренного насоса 1 с регулятором мощности нагнетается к трем гидрораспределителям 15, 50, 64. Гидрораспределитель 2. РАБОЧИЕ СРЕДЫ ОБЪЕМНЫХ ГИДРО И ПНЕВМОПРИВОДОВ имеет три секции 10, 11, 12. Включение в работу 11 и 12 рабочих секций обеспечивает подвод рабочей жидкости к аксиально поршневым гидромото рам 25, 26 привода левой гусеницы и поворота платформы.

Из гидромоторов рабочая жидкость сливается через гидрораспредели тель 15 и фильтр 67 в бак 2. Этот же распределитель управляет гидроцилин дром 27 рукояти.

Поступившая из насоса 1 в гидрораспределитель 50 рабочая жидкость идет на управление гидроцилиндрами стрелы 38, гидроцилиндрами стойки захватов 41 и зажимных рычагов 43, а также аксиально поршневым гидро мотором 45 правой гусеницы.

Гидрораспределитель 64 обеспечивает подачу рабочей жидкости к гидро мотору 31 привода пильной цепи и за счет подпора из сливной магистрали осуществляет с помощью гидроцилиндра 36 ее надвигание.

У гидрораспределителей 15 и 50 установлены предохранительные кла паны 14 и 62, которые отрегулированы на давление 22 МПа;

они предохра няют насос 1 от перегрузки.

Предохранительные клапаны 20, 37, 39 осуществляют предохранение от чрезмерных реактивных давлений, возникающих в системе;

они отрегули рованы на давление 20 МПа.

Предохранительные клапаны в блоках 16, 17, 49 в системе привода веду щих колес и поворота платформы соответственно отрегулированы: 16 и на давление 20 МПа, а 17 — на 16 МПа. У гидроцилиндра захватов клапан отрегулирован на давление 12 МПа.

Установленные в гидросистеме гидрозамки 18, 42 обеспечивают жесткую фиксацию рабочих органов рукояти и захватов. Кроме того, в системе имеет ся ряд обратных клапанов и дроссельных шайб.

В сливной магистрали, помимо фильтров, установлен теплообменник с клапаном 69. Для контроля работы системы предусмотрены манометры 9, 65 и 73. В гидроприводе имеются две дополнительные системы: управления тормозами и механизированной заправки.

В первую входит шестеренный насос 6 с предохранительным клапаном 7 и манометром 9. Краны управления 21, 22 обеспечивают подачу рабочей жидко сти к гидроцилиндрам одностороннего действия 23, 24 управления тормозами.

Вторая представлена шестеренным насосом 56, фильтрами 57 и 60.

Валочно трелевочная машина ЛП 49 Пермского производственного объ единения «Коммунар», предназначена для работы в режиме валки, валки пакетирования и валки трелевки.

Технологическая часть машины установлена на тракторах ТТ 4, ТТ 4М, ее производительность на режиме валки трелевки на расстояние до 300 м при среднем объеме хлыста 0,4 м3 составляет 80 м3, а при 0,6 м3 — до 90 м3 в смену.

Вылет манипулятора от оси поворота: минимальный — 2 м, максималь ный — 5 м, угол поворота — 227°, момент при номинальном давлении — 30 кНм.

Максимальный диаметр срезаемого дерева 65 см, производительность пиления не менее 250 см2/с, скорость 16 м/с.

34 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН Гидросистема валочно трелевочной машины ЛП 49 приведена на рис. 2. и выполнена в виде раздельно агрегатной системы [8].

Она включает бак 11 рабочей жидкости технологического оборудования вместимостью 150 л, заправляемый летом маслом МГ 46 Б, зимой — МГ В (ТУ 38 101479 74) или заменителями: летом — И 30А (ГОСТ 20799 75), зимой — МГ 32 А (ГОСТ 1646 75), два аксиально поршневых насоса 4, типа 210, 25, 16, 21В и один шестеренный насос 2 типа НШ 50Л 2.

Насосы 4, 12 подают рабочую жидкость к распределителям 1, 14, 16 типа Р 5 16 20 40,1 30.1, Р 25 16 20 40,1 30 и Рн 203, которые обеспечивают ее подачу к гидроцилиндрам 20, 21, 26, 29, 31, 33, 40, 41, 42, а также к гидро мотору 24 и гидроцилиндрам поворота 36, 38. В системе гидроцилиндра установлен гидрозамок 19 для жесткой фиксации зажимных рычагов.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 16 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.