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:     | 1 |   ...   | 7 | 8 || 10 | 11 |   ...   | 16 |

«ПРЕДИСЛОВИЕ Гидравлические и пневматические приводы являются важ нейшими элементами современных транспортно технологических машин и оборудования: автомобилей, подъемно ...»

-- [ Страница 9 ] --

В гидросистемах с регулируемыми насосами температура нагревания ра бочей жидкости, как правило, не превышает допустимой величины. Ограни чение температуры нагревания рабочей жидкости в гидросистемах с нерегу лируемыми насосами может быть достигнуто следующим образом [20]:

1) рациональным построением гидросхем машин и оборудования, преду сматривающим выбор насосов минимально необходимой производительно сти. Желательно обеспечить разгрузку насоса без давления на бак при пере рывах в работе гидросистем. Нельзя допускать больших скоростей, резких переходов и других сопротивлений в трубопроводе;

2) выбором достаточных объемов рабочей жидкости в гидробаках при правильном их конструировании, предусматривающем максимально ин тенсивную циркуляцию нагретого масла вдоль поверхностей бака [13;

21], а также максимально возможное отделение всасывающих труб от труб, сли вающих жидкость из предохранительных клапанов;

3) введением принудительного охлаждения рабочей жидкости с помощью теплообменников.

Иногда рассчитывают гидропривод на нормальную работу при темпера туре 50...55°С. В этом случае в баке устанавливают специальный нагрева тель, позволяющий быстро достичь расчетной температуры.

Температура рабочей жидкости не должна превышать 55...60°С в гидро приводах стационарных и 80°С в гидроприводах мобильных машин. Если при эксплуатации гидроприводов поддержание температуры в установлен ных пределах не обеспечивается естественным охлаждением, необходимо использовать теплообменники. В гидроприводах применяют два типа тепло обменников: с воздушным и водяным охлаждением.

Теплообменники предназначены для отвода из гидросистемы той части тепловой энергии, которая не может быть рассеяна в окружающее простран ство естественным путем. Уравнение теплового баланса в гидросистеме с те плообменником:

Q т = Q – Q p, где Q — количество тепла, выделяющееся в гидросистеме в единицу времени;

Qp — количество тепла, рассеивающееся в окружающую среду за то же время.

8. ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОПРИВОДОВ Тепловая энергия Qт выделяющаяся в единицу времени, отводится из гидросистемы путем передачи ее холодильному агенту. В качестве холодиль ных агентов обычно используются воздух или вода. В промышленных авто матических холодильных машинах типа ФАК холодильным агентом явля ется фреон 12.

Воздушные теплообменники состоят из системы труб, оребренных с це лью увеличения поверхности теплопередачи, и вентилятора. Возможно при менение автомобильных радиаторов. Например, при использовании радиа тора автомобиля ГАЗ 51А в гидросистеме универсально шлифовального стан ка (насос Г12 12А, объем гидробака 150 л, давление в гидросистеме 1 МПа) превышение температуры рабочей жидкости над температурой окружающе го воздуха составило бы не более 6°С. Необходимая поверхность теплопере дачи воздушного теплообменника S определяется по формуле S = Qт/KDT, м2, где K = 0,07...0,09 кВт/(м2град) — коэффициент теплопередачи.

Водяные теплообменники обеспечивают более эффективный отвод тепла из гидросистемы по сравнению с воздушными теплообменниками.

На рис. 8.3 приведены наиболее распространенные конструкции водя ных теплообменников: змеевиковый, обычно встраиваемый непосредствен но в гидробак (рис. 8.3а), и кожухотрубный теплообменник, обычно пред ставляющий собой отдельный аппарат, соединенный с гидросистемой трубо проводом (рис. 8.3б).

Необходимая поверхность теплопередачи водяного теплообменника оп ределяется по формуле S = Qт/KDTcp, м2, где K = 0,1...0,2 кВт/(м2град);

DТср — средний температурный напор.

Средний температурный напор определяется по формуле 1T 2 1T 1T 3 1, 4 1T ln 6 1 8 1T2 где 1T 2 Tм 3 Tвкон ;

1T2 2 Tм 3 Tвнач ;

Tм ;

Tвнач — начальные температуры нач кон нач соответственно рабочей жидкости и воды на входе в теплообменник в °С;

Рис. 8. Водяные теплообменники:

а — змеевиковый;

б — кожухотрубный.

298 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН Tм, Tвкон — конечные температуры соответственно рабочей жидкости и кон воды на выходе из теплообменника в °С.

Количество воды, которое должно участвовать в теплообмене, определя ется из уравнения теплового баланса теплообменника:

Gв = Qт/(СрDTв), в °С;

Ср — теплоемкость воды.

1Tв 2 Tвкон 3 Tвнач где При необходимости поддержания температуры рабочей жидкости по стоянной и равной температуре окружающего воздуха применение водя ных теплообменников может оказаться недостаточным. В этом случае для гидросистем, тепловыделение в которых не превышает 1,75 кВт, можно использовать фреоновые автоматические холодильные машины типа ФАК.

Холодильная машина представляет собой замкнутую систему, заполнен ную фреоном 12, и состоит из холодильного агрегата и испарителя с термо регулирующим вентилем. Постоянство температуры рабочей жидкости обеспечивается дифференциальным датчиком температуры, который дает команду включения и выключения холодильной машины. Применение та кой установки в гидросистеме универсального шлифовального станка 3А обеспечило постоянство температуры рабочей жидкости с точностью до 0,5°С [13].

Теплообменники включаются в гидросистему станка на сливе из того ап парата, в котором выделяется наибольшее количество тепла. Для предохра нения трубок теплообменника от гидравлических ударов рекомендуется па раллельно теплообменнику ставить предохранительный клапан [13].

В гидроприводах с насосами постоянной производительности основное количество тепла выделяется при сливе рабочей жидкости в бак через дрос сельные щели предохранительных клапанов. Другими источниками тепла являются внутренние утечки в насосе, характеризуемые его объемным КПД (hо), и потери на трение в насосе, характеризуемые его механическим КПД (hм). В случае погружения насоса в рабочую жидкость все потери в насосе, определяемые его общим КПД (hн = hоhм), идут на ее нагревание. При уточ ненном расчете следует учитывать выделение тепла в трубопроводе вследст вие гидравлического сопротивления [13;

22].

При условии слива всего объема рабочей жидкости, нагнетаемой насосом через предохранительный клапан, количество тепла, выделяемого в гидро системе в единицу времени, определяется приводной мощностью насоса:

Q = Nпр = pQн/hн, где Q — количество тепла, выделяемое в гидросистеме в единицу времени (тепловая мощность), кВт;

Nпp — приводная мощность насоса в кВт;

p — дав ление в гидросистеме в кПа;

Qн — производительность насоса в м3/с (при давлении p);

hн — общий КПД насоса.

Значение hн зависит от давления. Для некоторых типоразмеров насосов значения hн в зависимости от давления приведены в [20]. Для практических расчетов можно брать значения hн, указанные в характеристике насоса для наибольших допустимых значений давления.

8. ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОПРИВОДОВ При поступлении всего объема рабочей жидкости, нагнетаемой насосом в рабочие цилиндры, количество тепла, выделяемое в гидросистеме за едини цу времени, определяется разностью приводной и эффективной мощностей насоса:

Q = Nпр – Nэф = pQн(1/hн – 1).

Если за время tц цикла работы гидросистемы требуемое количество рабо чей жидкости, определяемое перемещением рабочих цилиндров, равно Vц, то коэффициент загрузки насоса постоянной производительностью Qн равен kt = Vц/Qнtц.

При этом количество тепла, выделяемое в гидросистеме в единицу време ни, определится с учетом коэффициента загрузки насоса следующим выра жением:

Q = Nпр – ktNэф = pQн(1/hн – kt).

8.2.1. ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС ГИДРОСИСТЕМЫ Тепловая энергия, выделяющаяся в процессе работы гидросистемы, рас ходуется главным образом на нагревание гидробака с рабочей жидкостью, а также рассеивается в окружающее пространство путем теплопередачи от нагретых поверхностей бака, трубопроводов, гидроцилиндров. В станках, у которых время цикла работы гидропривода составляет незначительную часть машинного времени, теплопередача через гидроцилиндры и трубопроводы незначительна и может не учитываться. При достижении установившейся температуры рабочей жидкости в гидробаке все выделяемое тепло рассеива ется в окружающее пространство.

Уравнение теплового баланса гидросистемы в этом случае определится зависимостью Qd3 4 1 6 Ci Gi 2 dT 5 1 6 Ki Si 2 dT, (8.1) где Qdt — количество тепла, выделяющееся в системе за время dt, в Дж;

dT — приращение температуры за время dt в град;

Ci,Gi — удельные тепло емкость и масса рабочей жидкости и принимающих участие в теплопередаче деталей гидроустройств. Суммирование ведется по тем элементам, которые нагреваются до температуры рабочей жидкости. Обычно бывает достаточно учесть теплоемкость, массу рабочей жидкости и металлической части гидро бака;

DТ — температурный перепад в рассматриваемый момент времени (DТ = Тр. ж. – Тв);

Тр. ж., Тв — температура соответственно рабочей жидкости и воздуха;

Ki — коэффициент теплопередачи;

Si — площадь поверхности те плопередачи;

суммирование ведется по тем элементам, которые эффективно рассеивают тепло.

Обычно бывает достаточно учесть теплопередачу через поверхность гид робака.

Интегрируя уравнение теплового баланса, находим температурный пере пад при непрерывной работе гидросистемы в течение t часов:

300 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН 1 4 3 Ki Si 5 2 4 3 Ki Si 68 7 6 3 Ci Gi 9  T e 8 3 Ci Gi 9, Q 1 6 e  T  3 Ki Si где DT0 — температурный перепад в начальный момент времени.

При достаточно длительной работе гидросистемы из этой формулы при t ® получаем значение установившегося температурного перепада:

Q 1T 2. (8.2) 3 Ki Si Эта формула может быть использована для теплового расчета, в частно сти, гидросистем станков и другого оборудования, так как при их двухсмен ной работе практически достигается установившаяся температура.

Если учитывать теплопередачу только через поверхность гидробака, фор мула принимает вид Q = Qp = KSDT, (8.3) где K — коэффициент теплопередачи от поверхности S бака к воздуху, кВт/(м2град);

Qp — тепловая мощность, рассеиваемая в окружающее про странство, кВт.

Значение K зависит главным образом от степени циркуляции воздуха.

Приведенные ниже значения K, взятые из разных источников, пересчитаны в единицы СИ.

По данным [13], значение K изменяется от K = 0,012 для бака внутри стан ка или в плохих условиях циркуляции воздуха до K = 0,06...0,07 кВт/(м2град) для бака в хороших условиях циркуляции воздуха (без принудительного охлаждения). По данным [20], для практических расчетов можно принять значение K = 0,0175 кВт/(м2град).

В литературе [22] предлагается экспериментальная формула (приводит ся с некоторым упрощением), отличающаяся от формулы (8.3):

Qр 1 0,020,6 vS0,8 2T, где v — скорость циркуляции воздуха в м/с.

Скорость естественной циркуляции воздуха в обычных условиях, когда теплый воздух медленно поднимается вверх и замещается холодным, прини мается равной 0,5 м/с. Если вблизи поверхностей теплопередачи находятся быстро вращающиеся детали — вентиляторы электромоторов, шкивы и т. п., то скорость циркуляции воздуха возрастает приблизительно до 2,5 м/с.

Зная количество тепла Q, выделяемого в гидросистеме в единицу време ни, по формуле (8.3) можно производить следующие расчеты.

1. При принятой конструкции бака (известно S), наличии данных об ус ловиях теплопередачи (известно K) определить температуру нагрева рабочей жидкости, находя DТ.

2. По допускаемой температуре нагрева рабочей жидкости и принятой оценке условий теплопередачи определить необходимую поверхность бака и объем рабочей жидкости в нем. При отношении сторон бака от 1:1:1 до 1:2: 8. ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОПРИВОДОВ расчетная площадь бака может быть выражена через объем рабочей жидко сти в нем:

S 1 0,0653 V 2, где V — объем рабочей жидкости в баке, л;

S — расчетная площадь поверх ности бака, м2 [22].

При этом принято, что уровень жидкости составляет 0,8 высоты бака.

Расчетная площадь учитывает площадь поверхности бака, соприкасающей ся с рабочей жидкостью, и половину площади поверхности выше уровня масла, отражая различные условия теплопередачи с этих частей поверхно сти. При значении K = 0,0175 кВт/(м2°С):

V 4 4 5 1015 Q 6 8T 7, л.

9 3. По допускаемой температуре нагрева рабочей жидкости и принятой конструкции бака оценить необходимые условия теплопередачи. Если най денный из расчета необходимый коэффициент теплопередачи превосходит значение, соответствующее вероятным условиям эксплуатации проектируе мой гидросистемы, необходимо либо пересмотреть конструкцию с целью уменьшения количества выделяемого тепла и улучшения возможности его естественного рассеивания, либо применить принудительное охлаждение гидробака с помощью теплообменников [13].

8.3. ФИЛЬТРЫ И ФИЛЬТРАЦИЯ РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ Фильтрующие устройства предназначаются для очищения рабочей жидкости от механических примесей, которые либо содержатся в «свежей» рабочей жидкости в момент заливки в систему, либо выделяют ся из жидкости при ее окислении;

в основном же механические примеси попадают в систему в виде продуктов износа, коррозии и разложения ма териалов, из которых изготовлены элементы гидропривода. При недоста точной изоляции гидросистемы от внешней среды значительное влияние на степень загрязнения оказывает попадание пыли и случайных включе ний (стружки, шлама, обтирочных материалов и т. п.). Тонкость фильтра ции (очистки) оценивается по наименьшему размеру d (в мм) частиц, за держиваемых фильтром. Требования по тонкости очистки определяются наи меньшей величиной зазоров в трущихся парах системы, обслуживаемой фильтром.

По тонкости фильтрации обычно различают фильтры следующих типов:

§ фильтры грубой очистки (d 0,1);

§ фильтры нормальной очистки (d 0,01);

§ фильтры тонкой очистки (d 0,005);

§ фильтры особо тонкой очистки (d 0,001).

Тонкость очистки зависит от назначения фильтрующего устройства и может составлять 0,005 мм, а иногда 0,001 мм и тоньше, например в станко строении.

302 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН Тонкость очистки и степень фильтрации оцениваются также коэффици ентом пропускания [13;

14] k = n1/n2 и коэффициентом отфильтровывания:

j = (n1 – n2)/n1, где n1 и n2 — количество частиц определенного размера в пробах рабочей жидкости соответственно до и после фильтрации [13;

14]. Коэффициенты k и j иногда выражаются в процентах.

Метод определения тонкости фильтрации дан в ГОСТ 7246 54.

В группу фильтров грубой очистки входят некоторые типы сетчатых и пластинчатых фильтров, устанавливаемых во всасывающих гидролиниях, в отверстиях для заливки рабочей жидкости в гидробак, в нагнетательных и сливных трубопроводах.

К фильтрам нормальной очистки относятся пластинчатые, сетчатые, маг нитно сетчатые и другие очистители, устанавливаемые в нагнетательных и сливных гидролиниях.

Для тонкой очистки используются картонные, войлочные, керамические и другие фильтры, которые обычно рассчитаны на небольшие расходы рабо чей жидкости и устанавливаются в ответвлениях и гидролиниях управле ния работой других гидроагрегатов.

По методу отделения загрязняющих частиц от рабочей жидкости разли чают фильтры механического действия и силовые очистители, или сепара торы. В зависимости от места установки очистителей в гидросистемах раз личают фильтры высокого и низкого давления, которые можно устанавли вать только во всасывающих или сливных гидролиниях.

8.3.1. ФИЛЬТРЫ МЕХАНИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ Фильтрация осуществляется путем пропускания потока рабочей жидко сти через пористый фильтрующий материал, причем величина пор опреде ляет тонкость очистки. Вследствие слипания частиц и постепенного засоре ния пор крупнопористые фильтры задерживают значительный процент мел ких частиц. Фильтры механического действия делятся на поверхностные и глубинные, или объемные.

К первым, задерживающим частицы в основном на поверхности фильт рующего элемента, относятся: фильтры грубой очистки (сетчатые, прово лочные) и фильтры тонкой очистки (бумажные и тканевые) при незначи тельной толщине фильтрующего материала.

Ко вторым, задерживающим частицы по мере просачивания жидкости че рез капиллярные каналы в объеме материала, относятся пластинчатые фильт ры и разнообразные фильтры тонкой очистки: войлочные, фетровые, много слойные сетчатые и тканевые, пластмассовые, металлокерамические и т. д.

При выборе типа фильтра следует стремиться к наименьшему гидравли ческому сопротивлению фильтрующего элемента, т. е. при прочих равных условиях к наименьшим потерям давления на фильтре.

В гидросистемах лесозаготовительных машин применяют фильтры для очистки рабочей жидкости в системе и при заправке, а также воздуха, который 8. ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОПРИВОДОВ поступает в бак через сапун с фильтрующим элементом. Наиболее часто при меняют линейные фильтры марок У491.033Б.000 (1.1.32 25), У491.045. (1.1.50 25) по ОСТ 22 883 75;

У4910.33В.000 (1.1.32 25 ИЗ) и У4910.46. (1.1.50 25 ИЗ) в сливной магистрали.

На последних моделях смонтирован индикатор загрязнения фильтра и запорное устройство, изготовленное по ТУ 22 4974 81. Расшифровка обозна чения 1.1.32 25: тип фильтра 1, исполнение 1, условный проход 32 мм, тон кость фильтрации 25 мкм. При цифре 1 тип фильтра одинарный, исполне ние (цифра 1) — фильтрующий элемент цилиндрический [8].

В качестве уплотнительных элементов в фильтрах применены резиновые кольца (ГОСТ 9833 73). Фильтрующие элементы использованы в фильтрах (ТУ 63664 79) «Реготмасс» 641 1 0 и «Реготмасс» 640 1 0,5. Эти фильтры использованы в гидросистемах машин ЛП 18Г, ЛО 15А, ЛП 33А и др. Их конструкция представлена рис. 8.4 [8].

Фильтр гидросистемы машины ЛП 18Г (рис. 8.4а) очищает рабочую жид кость, которая поступает из системы в гидробак. Рабочая жидкость поступает через отверстие в крышке 2 в корпус 6, где размещаются три фильтрующих элемента 5 типа «Реготмасс» (641 1 0,5), которые смонтированы на устано вочных трубах 4 и фиксируются пружинами 3. Пройдя через фильтрующий элемент 5 и щелевые отверстия в трубах 4, рабочая жидкость идет в бак че Рис. 8. Фильтры гидросистем машин ЛП 18Г и ЛО 15А:

а — фильтр гидросистемы ЛП 18Г: 1, 7, 9 — прокладки;

2 — крышка;

3 — пружина;

4 — трубы;

5 — фильтрующий элемент;

6 — корпус;

8 — перепускной клапан;

10 — приемная труба;

б — фильтр гидросистемы ЛО 15А.

304 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН рез отверстие в днище корпуса, в котором они закреплены. В случае засоре ния фильтра она проходит через центральную приемную трубу 10 к клапа ну 8, который перепускает ее в бак без очистки. Тонкость очистки рабочей жидкости в фильтре 25 мкм.

Линейный фильтр У491.045.000 (1.1.50 25) в гидросистемах машин ЛО 15А, ЛО 15A показан на рис. 8.4б. Он состоит из корпуса крышки 11, стакана отстойника 2, который кольцом 7 с уплотнительным кольцом 8 кре пится к крышке 11. Внутри отстойника установлен фильтрующий элемент 5, который собран на стержне 3 и закреплен с помощью тарелок 4, упора болтом 15.

В нижней части стакана имеется сливная пробка 1. В случае засорения фильтра срабатывает перепускной клапан 19, который размещен в крышке 11. Клапан состоит из седла 20, запорного элемента 19, пружины 18, направ ляющей и пробки 17. Тарелки фильтрующего элемента уплотнены специ альными прокладками 12. При работе в нормальном режиме рабочая жид кость поступает в отверстие крышки, проходит внутрь стакана, далее через фильтрующие элементы в выходной канал Б;

при засорении фильтра давле ние в полости стакана возрастает, клапан 11 открывается и неочищенная рабочая жидкость поступает в бак.

Фильтры должны обеспечивать очистку рабочей жидкости для шесте ренных насосов, работающих при давлении 10...16 МПа, до 40...63 МПа, ак сиально поршневых насосов, гидрораспределителей до 16...25 МПа, гидро цилиндров до 40...80 МПа, гидроклапанов давления до 10...25 МПа. Соглас но ГОСТ 14066 68 установлен следующий ряд тонкости фильтрации 5;

10;

16;

25;

40;

63;

80;

100;

125;

160;

200;

250 мкм. При расчете этих фильтров определяют площадь фильтрующего элемента Sф по следующей формуле:

Sф = mQ/(KDр), где m — динамический коэффициент вязкости рабочей жидкости;

Q — рас ход рабочей жидкости через фильтр;

Dр — перепад давления;

K — коэффи циент удельной пропускной способности материала фильтрующего элемента.

Коэффициент K для бумажных фильтров может быть подсчитан по фор муле K = 8,6310–7mе–0,04v, где v — скорость потока;

е — основание натурального логарифма 2,781.

Зная геометрические параметры площади фильтрующего элемента, на ходят его конструктивные параметры. Например, площадь дискового фильт рующего элемента можно рассчитать по формуле Sф = p(D2 – d2)n/2, где D, d — размеры диска;

n — число дисков [8].

Основные размеры (параметры фильтров) показаны в табл. П14 и П15.

Марки фильтров, установленных в гидросистемах лесозаготовительных ма шин: 1.1.32.25 на машинах ЛП 19А, ЛП 33, Л11 ЗЗА;

1.1.50 25 на машинах ЛП 19А, ЛП 33, ЛП ЗЗА;

1.1.32.25 И на машинах ЛП 49, ЛВ 184, ЛВ 186, ЛТ 177;

1.1.50 25 И на машинах ЛО 30, ЛТ 177;

1.1.50 25 ИЗ на машинах 8. ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОПРИВОДОВ ЛО 105;

32 80 1К на машинах ЛД 36;

151.40.080 на машинах ЛТ 171А;

У 491.046.000 (1.1.50 25 ИЗ) на машинах ЛО 15А, КС 3577 [8].

Вследствие засорения пор фильтрующего элемента потери давления на фильтре в процессе эксплуатации увеличиваются, а пропускная способность фильтра уменьшается. Срок службы фильтра определяется отрезком време ни, в течение которого при постоянном заданном расходе потеря давления на фильтре достигает максимально допустимой величины [13].

Для систем, где весь расход пропускается через фильтр, срок службы фильтра можно рассчитать по следующей формуле:

T = Sm/(60Qf), где Q — расход рабочей жидкости в л/мин;

S — активная площадь фильтра (величина поверхности фильтра, через которую проходит поток рабочей жид кости) в см2;

f — удельная площадь фильтрующего материала (площадь, пол ностью забиваемая примесями после прохождения 1 л рабочей жидкости с определенной концентрацией загрязнителя) в см2/л;

m — коэффициент фильтрации (табл. П16) [13;

23].

Срок службы глубинных фильтров больше, чем поверхностных. Расход, который может быть пропущен через фильтр, определяется по формуле Q = qS = 10aDpS/m л/мин, где q — пропускная способность единицы активной площади в л/(минсм2);

Dp — перепад давления на фильтре в атм;

m — динамический коэффициент вязкости рабочей жидкости в Нс/м2;

a — удельная пропускная способность материала фильтра при перепаде давления в 1 атм, в л/см2 (табл. П17) [13;

14;

23].

Сетчатые фильтры имеют фильтрующие элементы, изготовленные из сеток квадратного и саржевого плетения, выполненных из меди, латуни, фосфатной бронзы, стали или никеля. За рубежом для изготовления фильт роэлементов применяют перфорированную фольгу толщиной 0,06...0,24 мм.

Тонкость очистки жидкости определяется размером ячеек в сетках. Сетки на фильтроэлементах устанавливают в один или более слоев. При этом раз мер ячеек сеток в различных слоях может уменьшаться в направлении дви жения потока рабочей жидкости.

Сопротивление сетчатого фильтра возрастает по мере увеличения тонко сти очистки. Для уменьшения сопротивления увеличивают фильтрующую поверхность, применяя фильтроэлементы с гофрированной поверхностью или в виде ячеек чечевицеобразной формы.

Для установки во всасывающих гидролиниях применяют фильтры типа С41 1 80, которые выпускают в двух исполнениях: без перепускного клапа на и с перепускным клапаном.

При засорении фильтроэлемента и увеличении перепада давления на нем до 0,01 MПа открывается перепускной клапан и рабочая жидкость, минуя фильтроэлемент, поступает во всасывающую гидролинию. Обслуживание фильтра заключается в замене фильтроэлемента, который после промывки годен к использованию.

306 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН 1 2 3 4 5 6 2 7 89 1234536789 8 247 73678 7  736827 68 458  888 !

76858 1 43 78 !7 8" 3 #88 28 38 318 58$% & 1234335 6725 3895 3 5 5 1234385 35 3 5 36 5  5 3 1234365 8 5 5 3685 3 Фильтры С41 1 80 рассчитаны на расход Q = 2...160 л/мин при Dр = = 0,007 МПа. Номинальная тонкость очистки 80 и 160 мкм. Для установки на всасывающих гидролиниях применяют также сетчатые фильтры типа Г 3, оснащенные перепускным клапаном, индикаторным устройством для сиг нализации о степени загрязненности фильтроэлемента и магнитным улови телем для удержания магнитных частиц. Фильтры Г42 3 рассчитаны на рас ход рабочей жидкости Q = 40...400 л/мин при Dр = 0,007 МПа и номинальной тонкости очистки 80 и 160 мкм.

Для установки на сливных гидролиниях могут быть применены сетчатые фильтры типа С42 5, которые выпускают на расход Q = 4...100 л/мин при Dр = 0,007 МПа. Номинальная тонкость очистки рабочей жидкости состав ляет 40, 80 и 160 мкм.

Сетчатые фильтры пригодны для работы с жидкостями, кинематический коэффициент вязкости которых не превышает 610-4 м2/с. Недостаток сетча тых фильтров — трудность очистки фильтрующих элементов от скопивших ся на их поверхности загрязнений.

Сетчатые фильтры (табл. 8.2) можно рассчитывать по данным, приведен ным в [13], задавшись допустимой величиной перепада давления (обычно Dр 0,05...0,1 МПа).

Для однослойных фильтров расход рабочей жидкости ориентировочно можно рассчитать по следующей формуле [13;

14]:

Q = 6uS, л/мин, 8. ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОПРИВОДОВ где S — полная площадь (не живое сечение!) сетки в см2;

u — скорость фильтра ции потока, проходящего через полную площадь сетки (u = 0,01...0,02 м/с);

S = 40...60Sвх;

Sвх — площадь входного отверстия магистрали, ведущей в фильтр.

Пропускная способность фильтра q по мере загрязнения уменьшается.

При незначительном загрязнении в условиях правильной эксплуатации (не выше 0,02 см3/л) она рассчитывается по формуле [13;

23] q = qoe–mV, л/минсм2, где qo — пропускная способность незагрязненного фильтровального материа ла в л/минсм2;

V — объем профильтрованной жидкости, прошедшей через единицу площади, в л/см2;

m — коэффициент фильтрации, зависящий от свойств материала и концентрации загрязняющих примесей (табл. П16).

Пластинчатые фильтры относятся к щелевому типу фильтров;

их уста навливают в напорных и сливных магистралях гидросистем. Фильтры типа Г41 (табл. П18) [13] состоят из корпуса 1, крышки 2 и оси 3, на которой за креплен пакет фильтрующих элементов.

Крышка, имеющая отверстия для подвода и отвода жидкости, крепится к корпусу болтами, а стык между ними уплотняется резиновым кольцом 4.

Пакет фильтрующих элементов состоит из набора основных 5 и промежу точных 6 пластин. Рабочая жидкость поступает в корпус фильтра и через щели между основными и промежуточными пластинами попадает во внут реннюю полость фильтра, образованную вырезами в основных пластинах. При протекании рабочей жидкости через щели содержащиеся в ней механические примеси задерживаются. Таким образом, тонкость очистки рабочей жидко сти определяется толщиной промежуточных пластин. В процессе эксплуата ции фильтра щели заиливаются. Для очистки служат скребки 7, укреплен ные на шпильке 8. При повороте рукояткой оси 3 скребки, помещенные меж ду основными и промежуточными пластинами, очищают слой загрязнений на входе в щели. По мере необходимости загрязнения, скопившиеся на дне кор пуса, удаляются через отверстие, закрываемое пробкой 9. Пластинчатые фильтры типа Г41 выпускают на расход до 50 л/мин при перепаде давлений 0,1 МПа. Размер задерживаемых частиц 80 и 120 мкм. Пластинчатые фильт ры можно применять для очистки рабочих жидкостей с кинематическим коэффициентом вязкости до 610-4 м2/с.

Принцип работы проволочных фильтров аналогичен принципу работы пластинчатых фильтров. Эти фильтры состоят из трубы с радиальными отвер стиями или пазами. На наружной поверхности трубы навита калиброванная проволока круглого или трапециевидного сечения. Зазор между рядами про волок определяет тонкость очистки рабочей жидкости до 40...50 мкм.

Сетчатые и щелевые фильтры имеют сравнительно небольшое сопротив ление при пропуске через них рабочей жидкости. Однако их тонкость очист ки невелика. Для повышения качества очистки жидкости применяют фильт ры тонкой очистки.

Для пластинчатых фильтров (табл. П18) расход рабочей жидкости опре деляется по формуле 308 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН 1p0,85 21,5 Dвн n Q 3 20,9, л/мин, 40, где d — величина зазора между пластинами в см;

n — кинематический коэф фициент вязкости рабочей жидкости в см2/с;

Dвн — внутренний диаметр пла стин в см;

n — число щелей (на единицу меньше, чем число пластин).

Активную площадь сетчатых, проволочных, картонных, войлочных и других фильтроэлементов определяют по формуле 1Q S2, qф 3pk где m — динамический коэффициент вязкости;

Dр — перепад давлений на фильтроэлементе;

Q — расход рабочей жидкости через фильтр;

k — коэффи циент засоряемости, равный 0,5...0,7;

qф — удельный расход рабочей жид кости через материал фильтроэлемента;

значения qф, л/см2, для некоторых материалов следующие: для сетки проволочной — 1,16...11,24;

для прово локи — 0,105...0,215;

для картона — 0,118;

для мягкого густого войлока на 1 см толщины — 0,90.

Активную площадь пластинчатых фильтров определяют по формуле S = pDd(z – 1), где D — наружный диаметр основных пластин;

d — толщина промежуточ ной пластины;

z — число основных пластин.

8.3.2. СИЛОВЫЕ ОЧИСТИТЕЛИ — СЕПАРАТОРЫ По сравнению с фильтрами механического действия силовые очистители (часто также называемые фильтрами) отличаются обычно малыми (около 104 Па) потерями давления при больших расходах, простотой обслужива ния, так как в них не требуется производить частую очистку или замену фильтрующих элементов. С их помощью может быть достигнута тонкость очистки 1...2 мкм.

Действие силовых очистителей основано на разделении рабочей жидко сти и примесей под влиянием силового поля. При применении силовых очистителей необходимо, чтобы очищаемый объем рабочей жидкости на ходился в рабочем пространстве очистителя под действием поля не менее определенного времени;

иначе говоря, при непрерывном протекании рабо чей жидкости через очиститель скорость потока должна быть ограничена.

Силовое поле не должно вызывать сепарирования рабочей жидкости на фрак ции или как либо иначе отрицательно влиять на ее свойства (в пределах ра бочих режимов очистителя).

В зависимости от рода силового поля очистители делятся на гравитаци онные, центробежные, магнитные, электростатические, вибрационные и т. п.

Гравитационные очистители (отстойники). В гравитационных очисти телях используется сила тяжести. При отстое в баках гидросистем отделя ются примеси с плотностью большей (и меньшей), чем у рабочей жидкости.

8. ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОПРИВОДОВ Вследствие незначительной напряженности естественного гравитационного поля оседание мелких частиц в вязкой жидкости происходит медленно. Ско рость оседания v частиц приближенно сферической формы с диаметром d будет следующей:

по формуле Стокса при d 0,01 см:

gd2 2 11 v 5 17 см/с, 12v 6 8 по формуле Аллена при d 0,01 см:

1 2 11 v 4 25,83 5 17 см/с, v 6 8 где n — кинематический коэффициент вязкости в сСт (1 сСт = 10–6 м2/c);

r1 — плотность вещества частиц в кг/м3;

r2 — плотность рабочей жидкости в кг/м3.

Общепринятый двух, трехминутный запас рабочей жидкости в баке не обеспечивает полного оседания частиц малых размеров. Поэтому в совре менных гидросистемах, помимо отстойников, обязательно применяют более эффективные средства очистки жидкости [13].

Магнитные очистители. В качестве источников магнитного поля поч ти всегда применяют постоянные магниты из сплавов алнико или магнико и лишь иногда электромагниты.

Применение магнитных очистителей в сочетании с каким либо фильт ром механического действия на металлорежущих станках особенно эффек тивно, когда масло гидросистемы используется в качестве смазывающей жидкости и содержит значительное количество ферромагнитных продуктов 1 2 3 4 5 6 2 7 89 1234564789 568 5942 92546845919 28799 12292!8&5 2!5  12299 287'9(8 12 56&8459 2 22629"39 2345647' 32 319 42 52 4898488 $265)2" !" #$% 12312456 276 876 276 296 74732 6 556 747272 1 912456 296 76 6 6 74272 6 976 1 12456 876 576 6 836 742 896 2776 2566661 310 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН износа. Кроме того, магнитные очисти тели широко используются в системах очистки охлаждающей жидкости. Маг нитные очистители улавливают не толь ко ферромагнитные включения, но и зна чительную долю сцепленных с ними не магнитных частиц. Степень очистки за один проход достигает 70%.

В станкостроении и общем машино строении используется ряд нормализо ванных конструкций магнитных очисти телей, например типа ФМ, или магнит ные уловители (табл. 8.3) [13].

Центробежные очистители (центри фуги). Центрифуги, так же как и отстой Рис. 8. ники, отделяют примеси, достаточно от Центрифуги тонкослойные с реактивным приводом:

личающиеся по плотности от рабочей а — с цилиндрическими слоями;

б — с ко жидкости. Роторы центрифуг приводят ническими слоями.

ся во вращение с большим числом оборо тов. Центрифуги с гидрореактивным приводом (рис. 8.5) имеют частоту вра щения до 6000 об/мин;

центрифуги с активным (механическим, пневмати ческим или электрическим) приводом — до 30 000 об/мин, а так называемые ультрацентрифуги имеют еще большую частоту вращения.

Для ускорения процесса очистки и увеличения пропускной способности применяются центрифуги со вставками, делящими полезный объем на кон центричные цилиндрические или конические слои. При этом путь оседания частиц сокращается. Время очистки может быть определено по закону Сто кса, если заменить в формуле ускорение силы тяжести g центробежным ус корением а = w2R. Это отношение является критерием Фруда, который вы ражается формулой 12 R 2 Fr, g где R — радиус ротора центрифуги, называемый фактором разделения, ха рактеризует интенсивность процесса по отношению к отстаиванию [13;

23].

Минимальный диаметр частиц d в мкм, осаждающихся в центрифуге при заданном числе оборотов, определяется по формуле 2Q 28, dmin 3 мкм, 1016 n 4lr (R 5 r )z где n — число оборотов ротора в об/мин;

m — динамический коэффициент вязкости в Нс/м2;

Q — расход рабочей жидкости через центрифугу в м3/с;

r — плотность вещества частиц в кг/м3;

l — длина ротора между входным и выходным отверстиями в м;

r — радиус входа жидкости в ротор (радиус оси ротора) в м;

R — радиус внутренней полости ротора в м;

z — число слоев в многослойной центрифуге.

8. ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОПРИВОДОВ При накоплении грязи в роторе расчетная величина радиуса должна быть уменьшена. Заполнение осадком более 20...25% объема ротора нежелатель но. Величина допустимого расхода Q рабочей жидкости определяется крити ческой скоростью потока в роторе, при превышении которой возможен унос частиц грязи. Практически стремятся к скорости потока внутри ротора, не превышающей 4 м/с.

Электростатические очистители.

Действие таких очистителей, появившихся сравнительно недавно, осно вано на том, что электрически заряженные частицы примесей при прохож дении потока между двумя электродами притягиваются в зависимости от знака заряда к одному из них. Эффективность процесса увеличивается с уменьшением расстояния между электродами и увеличением напряжения, поданного на них. То и другое ограничивается электрической прочностью рабочей жидкости. Например, для масла АМГ 10 электрическая прочность составляет 25...32 кВ/см в зависимости от степени загрязнения [14]. Для специальных электротехнических масел электрическая прочность достига ет 200 кВ/см и более. Применяется напряжение около 500 В при зазоре меж ду электродами 0,3...0,4 мм.

Вибрационные очистители. В последнее время появились вибрацион ные очистители, действие которых основано на коагуляции взвешенных в жидкости примесей под действием колебаний ультразвукового диапазона.

Пока вибрационные очистители широкого распространения в гидроприво дах не получили.

8.4. СХЕМЫ И МЕСТО УСТАНОВКИ ФИЛЬТРОВ В ГИДРОСИСТЕМАХ Фильтры обеспечивают в процессе эксплуатации гидропри водов необходимую чистоту рабочей жидкости, работая в режимах полнопо точной (рис. 8.6а...в) или пропорциональной фильтрации во всасывающей, напорной или сливной магистралях гидросистемы [12].

Фильтры могут оснащаться средствами визуальной или электрической индикации загрязненности, а также перепускным клапаном, наличие кото рого позволяет защитить фильтроэлемент от разрушения, но может приво дить к ошибочной уверенности эксплуатационников в чистоте рабочей жид кости в то время, когда фильтр практически не работает [12]. Поскольку фильтр эффективно защищает лишь элемент гидросистемы, установлен ный непосредственно после него (остальные элементы защищены частич но), схемы фильтрации обычно содержат комбинацию фильтров, установ ленных в разных гидролиниях: всасывающей и напорной (рис. 8.6з);

вса сывающей и сливной и;

напорной и сливной к;

всасывающей, напорной и сливной л [12].

Рекомендуемая пропускная способность полнопоточных и сливных фильт ров — не менее 1/3 объема гидробака в минуту. Когда через фильтр проходит дополнительный поток рабочей жидкости (из гидроаккумулятора, при рабо 312 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН Рис. 8. Схемы установки фильтров в гидросистемах те дифференциального цилиндра и т. д.), пропускная способность должна соответственно увеличиваться.

Установка фильтра во всасывающей магистрали обеспечивает наиболее полную защиту системы от загрязнений. Такие приемные (всасывающие) фильтры, работающие, как правило, в режиме полнопоточной фильтрации, пре дотвращают попадание в насос сравнительно крупных частиц, а в остальные 8. ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОПРИВОДОВ элементы гидросистемы — более мелких частиц, являющихся продуктами разрушения крупных частиц в насосе и в других узлах гидропривода. При емные (сетчатые) фильтры по ОСТ2 С41 2 80 монтируются непосредственно на нижнем конце всасывающей трубы насоса (возможна параллельная уста новка нескольких фильтров). Предпочтительно использование приемных сетчатых фильтров ФВСМ с указателем загрязненности (тонкость фильтра ции 80 мкм), имеющих большую пропускную способность и относительно небольшое сопротивление, что позволяет исключить возможность кавита ции на входе в насос. Для обеспечения бескавитационной работы насоса не обходимо соблюдать условие [12] Dр1 + Dр2 + Dрф ± rgh 2104 Па, где Dp1 — потери давления на прямых участках всасывающей гидролинии;

Dp2 — потери давления на местных сопротивлениях;

Dpф — потери давления на фильтре;

r — плотность рабочей жидкости;

h — высота всасывания (знак «+», если насос расположен над гидробаком).

Наиболее часто применяется установка фильтров в напорной магистра ли после предохранительного клапана. Они обеспечивают полнопоточную фильтрацию в случае их установки перед предохранительным клапаном, од нако в этом случае при их засорении возможна перегрузка насоса или разру шение фильтрующих элементов. Для предотвращения этого устанавливают переливной клапан или реле давления для отключения приводного двигате ля насоса. Напорные фильтры по ГОСТ 16026 80 типа ФГМ 32 и щелевые (ГОСТ 21329 75) целесообразно применять также для защиты высокочувст вительных к засорению элементов гидросистемы (рис. 8.6л) [12]. Поскольку они устанавливаются в области высоких давлений гидросистемы, требуется обеспечить достаточную прочность их корпуса, что обусловливает их боль шую металлоемкость и стоимость. В гидроприводах с замкнутой циркуля цией расход рабочей жидкости, циркулирующей между насосом и гидродви гателем, может резко изменяться в цикле работы гидропривода, а его сред няя величина может быть сравнительно небольшой. В этих случаях наиболее эффективно использовать пропорциональную фильтрацию с фильтром в на порной гидролинии насоса подпитки (рис. 8.6е).

Довольно часто фильтры устанавливаются в сливных гидролиниях (рис. 8.6в), так как в этом случае они не подвержены действию высокого давления, не создают дополнительного гидравлического сопротивления во всасывающей магистрали и очищают рабочую жидкость от примесей при ее сливе в гидробак. В частности, в сливных трубопроводах устанавливают уло вители магнитные (ТУ 2 053 1788 86). Недостатком такой схемы является создание фильтром подпора в сливной магистрали и возможность колебаний давления, вызванных изменением расхода и приводящих к выносу загряз нений из фильтрующего элемента.

Более экономичная схема (рис. 8.6г) с установкой фильтра на ответвле нии (при пропускании через ответвление не менее чем 0,2...0,3 полного расхо да) не обеспечивает надежной защиты гидроагрегатов. При применении та кой схемы рекомендуется ответственные механизмы (следящие устройства, 314 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН дроссели подачи и т. п.) защищать дополнительными фильтрами. В этом слу чае тонкой очистке подвергается не весь поток рабочей жидкости, а только его часть. Во избежание быстрого засорения фильтров тонкой очистки перед ними устанавливают полнопоточные фильтры грубой очистки. Такая схема очистки рабочей жидкости хотя и не обеспечивает полной защиты элемен тов гидросистемы от мелких частиц, но при непрерывной очистке части по тока уменьшается общая загрязненность рабочей жидкости. Для того чтобы расход в ответвлении соответствовал пропускной способности фильтра тон кой очистки, параллельно ему устанавливают или дроссель, или напорный клапан. Наиболее выгодна схема установки фильтра тонкой очистки на от ветвлении от сливной гидролинии.

При установке фильтров в гидролинии с реверсивными потоками рабо чей жидкости (рис. 8.6л) обратные клапаны обеспечивают ее пропуск через фильтр только в одном направлении.

Воздушные фильтры 20ОСТ2 Г45 2 80 типа Г45 25 (ТУ 2 053 1541 80Е) и заливные типа Г42 12Ф (ТУ 2 053 1294 77Е), типа Ф3 предохраняют от загрязнений баки насосных установок. При работе гидропривода уровень рабочей жидкости в баках изменяется в результате функционирования гид родвигателей с различными рабочими объемами, аккумуляторов и другого оборудования, что приводит к засасыванию в гидробаки соответствующих объемов воздуха. Для предохранения рабочей жидкости от попадания пыли и других загрязнений внутренние полости гидробаков сообщаются с атмо сферой с помощью указанных воздушных фильтров (сапунов) с тонкостью фильтрации не хуже тонкости основного фильтра гидросистемы. Сапуны изготавливают либо в виде отдельного узла, либо совмещенными с заливны ми фильтрами. Поскольку последние не могут обеспечить достаточной тон кости фильтрации рабочей жидкости (из за ограничений по площади сетки и перепаду давлений), предпочтительно заполнение гидробаков рабочей жид костью с помощью заправочных станций [12].

Существуют схемы фильтров [13;

14], позволяющие реверсировать на правление проходящего через них потока рабочей жидкости без выноса за грязнений обратно в систему гидропривода.

При соблюдении необходимых требований к чистоте рабочей жидкости и гидросистеме удается повысить надежность гидроприводов и уменьшить эксплуатационные расходы в среднем на 50%. Повышение тонкости фильт рации рабочей жидкости в гидросистеме с 25 до 5 мкм увеличивает ресурс насоса в 10 раз и гидроаппаратуры в 5...7 раз [25]. Контроль за работой фильтров осуществляется с помощью манометров, средств визуальной или электрической индикации загрязненности, а также реле давления и пере пускных клапанов. В частности, увеличение перепада давления на фильт ре сверх указанного в его технической характеристике свидетельствует о засорении фильтра и необходимости промывки или замены фильтрующих элементов.

На надежность гидроприводов оказывает влияние гранулометрический состав загрязнителей. ГОСТом 17216 71 установлены 19 классов чистоты ра бочей жидкости. Класс частоты указывают в технических требованиях при 8. ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОПРИВОДОВ поставке, транспортировке и хранении рабочей жидкости, в требованиях по эксплуатации машин и оборудования, а также в требованиях на их изготов ление и ремонт.

Выбор типа фильтра определяется требуемой тонкостью очистки рабочей жидкости, которая зависит от зазора в парах трения гидроагрегатов. В про мышленных гидроприводах тонкость очистки устанавливается из условий защиты от загрязнений насосов как наиболее ответственных дорогостоящих агрегатов гидросистемы.

Рост давления в гидросистемах, наблюдаемый в последнее время, требует уменьшения зазора в элементах гидроприводов и повышения тонкости очи стки рабочей жидкости. При применении в лесных машинах гидроприводов с шестеренными насосами типа НШ, работающих при давлении р = 10 МПа, требуемая тонкость очистки составляет 60...80 мкм.

Применение аксиально поршневых машин типа 207, 2010, 223, рабо тающих при давлении р = 16 МПа потребовало увеличить тонкость очист ки рабочей жидкости до 40 мкм. Фильтрация считается качественной, если размер задерживаемых частиц не превышает размера наименьших зазо ров [3].

Решение о замене рабочей жидкости должно приниматься на основе ана лиза ее физико механических характеристик и степени загрязненности ме ханическими примесями. В соответствии с регламентами обслуживания ана лиз рабочей жидкости рекомендуется проводить через каждые 720...960 ч работы оборудования. Для количественной оценки уровня загрязнения при меняются приборы, указанные в разделе 11.4, причем отбор проб произво дится из работающей не менее 15 мин гидросистемы (пробоотборники разме щаются на участках гидросистемы с турбулентным режимом течения рабо чей жидкости). Для предварительной оценки может применяться метод, при котором на белую бумагу с хорошим влагопоглощением наносится несколь ко капель рабочей жидкости из работающего гидропривода. При свежей ра бочей жидкости образуется светлое желтое пятно, а по мере ее загрязнения цвет пятна становится более темным, причем на бумаге хорошо видны части цы грязи.

В зависимости от условий эксплуатации и качества рабочей жидкости ее долговечность колеблется в пределах 0,5...20 тыс. ч [13;

14]. Перегрев рабо чей жидкости сверх 60°С и присутствие влаги активизируют окислительные процессы, в результате которых выделяются смолы и лаки, вызывающие засорение малых отверстий и залипание подвижных частей гидроагрегатов.

Отработанная рабочая жидкость может использоваться повторно, если по сле регенерации количество влаги и механических примесей находится в пределах, допустимых для свежей рабочей жидкости, изменение вязкости при 50°С не превышает +2,4 мм2/с, кислотного числа — +10% и зольности — +0,01% [3].

Ко всем устройствам для очистки жидкости должен быть легкий доступ для замены или очистки фильтрующих элементов и удаления шлама. Жела тельно также иметь возможность контролировать степень загрязнения фильт ра (по изменению перепада давления).

316 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН 8.5. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ АККУМУЛЯТОРЫ Гидравлические аккумуляторы (гидроаккумуляторы) — это емкости, которые накапливают рабочую жидкость, находящуюся под давле нием, и отдают ее в систему, когда потребляемый расход возрастает и пре восходит производительность насосной установки. Такое аккумулирова ние потенциальной энергии позволяет применять насосы, соответствую щие средней мощности гидросистемы, даже при наличии значительных кратковременных увеличений расхода (пиков).

В зависимости от способа поддержания давления гидроаккумуляторы делятся на грузовые, пружинные и пневматические. Принципиальные схе мы таких гидроаккумуляторов приведены на рис. 8.7. Они могут быть вы полнены по дифференциальной схеме (рис. 8.7б), что позволяет значительно повысить давление жидкости (до 100 МПа) без чрезмерного увеличения веса груза, усилия пружины или давления газа [13].

Рис. 8. Гидроаккумуляторы:

а — грузовой;

б — грузовой с дифференциальным цилиндром;

в — пружинный;

г — пневмогид равлический без разделения сред;

д — пневмогидравлический поршневой;

е — пневмогидравли ческий мембранный.

8. ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОПРИВОДОВ В грузовых аккумуляторах а аккумулирование и возврат энергии проис ходят за счет изменения потенциальной энергии груза, в пружинных в — за счет деформации пружины, в пневмогидравлических — вследствие сжатия и расширения газа, причем рабочая жидкость может находиться в непосред ственном контакте с газом г или отделяться от него в поршневом д, мембран ном или баллонном е пневмо гидроаккумуляторах.


Баллонные и мембранные аккумуляторы менее инерционны и имеют меньшие размеры и массу по сравнению с поршневыми;

их недостаток — ограниченный ресурс резинового разделителя сред. При медленном измене нии давления в гидросистеме процесс сжатия газа близок к изотермическому, когда полностью происходит теплообмен между газом и окружающей средой, и произведение давления газа р на его объем V постоянно. В случае резкого изменения давления процесс близок к адиабатическому и pV1,4 = const. В ре альном случае процесс находится между этими состояниями и pVn = const, где 1 n 1,4.

Рис. 8. Кривые адиабатического процесса для аккумуляторов 318 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН Рис. 8. Конструкции пневмогидроаккумуляторов Рассмотрим работу двух аккумуляторов с одинаковым рабочим объемом, равным 2,5 л, при резком падении рабочего давления от 6,3 до 3 МПа: типа г (рис. 8.7), предварительно заполненного газом при атмосферном давлении, и типа д, предварительно заполненного газом при давлении 3 МПа. Кривые адиабатического процесса для рассматриваемых случаев построены на рис. 8. (штриховые линии — кривые изотермического процесса). При изменении рабочего давления Dр изменение объема DV2 газовой среды для аккумулято ра типа г (кривая 2) в 11,2 раза больше, чем DV1 для типа д (кривая 1), следо вательно, работа аккумулятора с предварительной зарядкой сжатым газом значительно более эффективна [12].

Чаще всего аккумуляторы используются для накопления гидравличе ской энергии при медленных движениях рабочих органов, чтобы кратковре менно получить большие потоки рабочей среды под давлением при ускорен ных перемещениях. Это позволяет выключить или разгрузить насосы на пе риод пауз или выстоек под нагрузкой, когда нужно лишь компенсировать утечки. Гидроаккумуляторы как присоединенная емкость применяются так же для уменьшения пульсации давления, исключения пиков в переходных режимах и сглаживания гидравлических ударов.

Пневмогидроаккумуляторы типа АР (рис. 8.9а) состоят из цилиндра 1, поршня 3, крышек 2 и 10, резиновых колец 4 и 5, разрезных металлических колец 6, шайб 7, винтов 8 и зарядного узла 9, через который газовая каме ра 11 заряжается техническим азотом сорта II (ГОСТ 9293 74). Жидкостная камера 12 соединяется с гидросистемой.

Аккумуляторы рассчитаны на номинальное давление 16 или 32 МПа, тем пературу окружающей среды от –30 до 60°С;

рекомендуемое давление заряд ки р3 находится в пределах: 0,13 рmax р3 0,9...0,94рmin, где рmax и рmin — соответственно максимальное и минимальное рабочее давление. Предпочти тельна их вертикальная установка.

8. ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОПРИВОДОВ Пневмогидроаккумуляторы с эластичным разделением сред типа АПГ Б 20 (рис. 8.9в) состоят из корпуса 2, резинового баллона 3 и пневмозам ка 1, служащего для зарядки газовой камеры азотом сорта II (ГОСТ 9293 74), и системы контроля давления зарядки. Номинальное давление 20 МПа;

мак симальное отношение рабочего давления к давлению зарядки 4,0;

ресурс 3 млн циклов;

ресурс разделителя 1 млн циклов. Положение при монтаже — вертикальное, крепление хомутом.

Пневмогидроаккумуляторы баллонные типа ТГЛ10.843 производства предприятия Orsta hydraulik (Германия) рассчитаны на номинальное (мак симальное) рабочее давление рmах = 16 МПа и давление зарядки азотом р3 = 12 МПа;

вместимость Vо = l...25 л.

Основные размеры этих аккумуляторов приведены на рис. 8.9б. Допус каемые соотношения давлений: pmax/p3 7;

pmin/p3 1,1 (pmin — минималь ное рабочее давление);

при р3 4МПа допускается полный выпуск рабочей жидкости во время продолжительной эксплуатации. Время полного выпус ка рабочей жидкости (масла) tв не должно быть меньше указанных ниже величин [12]:

112342 53 6273 8293 513 3 43 2 1273 123 5213 3 62 Допустимая температура рабочей жидкости в аккумуляторе (–25...80)°С.

Установка аккумуляторов вместимостью 1,0;

2,5 и 6,3 л предпочтительно вертикальная (газовая полость сверху), однако допускается наклон до гори зонтали;

при вместимости 10 и 25 л максимальный угол наклона 30°. В гид росистеме должен быть предусмотрен предохранительный клапан, исклю чающий возможность увеличения давления сверх величины 1,1pmax;

крат ковременные пики давления не более 1,3рmax. В комплекте аккумулятора может поставляться зарядное устройство 160ТГЛ10 843 с вентилем, мано метром и шлангом. Для уменьшения колебаний давления в гидросистеме аккумуляторы с вместимостью 25 л могут комплектоваться дополнительным баллоном вместимостью 40 л, подключенным к газовой полости (исполне ние 25/16 40 ТГЛ10 843) [12].

В табл. П19 приведены основные расчетные зависимости и дана краткая характеристика гидроаккумуляторов, представленных на рис. 8.7 [13].

Гидроаккумуляторы используются также как источники энергии при работе в комбинации с насосами или автономно (в гидроприводах кратковре менного действия). Пример использования гидроаккумулятора как компен сатора утечек и источника поддержания постоянного давления в гидропри воде машин для формирования пучка бревен 10 показан на рис. 8.10а [12].

В зажимном устройстве машины используются аккумулятор 7 и реле дав ления 3, 4, настроенные на максимально и минимально допустимые давле ния зажима. В показанном на схеме положении распределителя 11 рабочая жидкость от насоса 1 поступает в цилиндр 9. После зажима детали 10 рабо чая жидкость заполняет аккумулятор. Когда давление достигает максималь ной величины, реле 3 дает команду на отключение электромагнита распре 320 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН Рис. 8. Примеры применения гидроаккумуляторов в схемах гидроприводов делителя 13, в результате чего клапан 12 разгружает насос, а клапан 5 запи рается. Когда давление в системе падает до минимальной величины (из за утечек в цилиндре и распределителе), реле 4 дает команду на включение элек тромагнита распределителя 13 и насос подзаряжает аккумулятор. Манометр служит для визуального контроля давления, а распределитель 6 с дроссе лем 5 — для разрядки аккумулятора после окончания работы.

В схеме рис. 8.10б цилиндр подачи 4, управляемый распределителем 3, медленно перемещает рабочий орган (скорость регулируется дросселем 8), а цилиндр выталкивателя 6 кратковременно перемещается с высокой скоро стью. Для цилиндра 4, работающего, например, в течение 120 с, требуется расход 2,5 л/мин, а для цилиндра 6 требуется 18 л/мин в течение 3 с. При от сутствии аккумулятора необходимо использовать насос 1 с подачей 25 л/мин, причем практически в течение всего времени работы большая часть рабочей жидкости, подаваемой насосом, будет сливаться в бак через клапан 2, что приведет к интенсивному ее разогреву. Применение аккумулятора 5 позво ляет использовать насос с подачей 5 л/мин, причем при работе цилиндра аккумулятор заряжается, а при переключении распределителя 7 рабочая жидкость поступает в цилиндр 6 одновременно от насоса и аккумулятора.

Вентиль 9 служит для разрядки аккумулятора.

При применении пневмогидравлических аккумуляторов необходимо строго соблюдать требования безопасности, указанные в разделе 11.9.

8.6. РЕЛЕ ДАВЛЕНИЯ Реле давления применяется при электрогидравлическом ав томатическом управлении для передачи сигнала управления на расстоянии.

Импульсом для срабатывания реле служит повышение давления в его цепи.

Это давление преобразуется в прямолинейное или угловое перемещение 8. ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОПРИВОДОВ Рис. 8. Электрогидравлические выключатели (реле давления) Рис. 8. Реле давления поршневого типа 322 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН нагруженного пружиной плунжера или мембраны, в результате чего замы каются или размыкаются электроконтакты в зависимости от их назначения.

Наиболее простыми из этих реле являются электрогидравлические вы ключатели (рис. 8.11), назначением которых является замыкание и размы кание сигнальной электрической цепи. На рис. 8.11а выключатель изобра жен в положении, когда поршень 4 под действием усилия пружины 3 утоплен и электроконтакты 1 разомкнуты. При повышении подводимого давления до значения, при котором преодолевается усилие пружины 3, последняя сжи мается и поршень 4 через подпружиненный толкатель 2 замыкает электро контакты 1 (рис. 8.11б).

Для обеспечения герметичности применяются реле давления мембранно го типа (рис. 8.11в). Давление рабочей жидкости действует на нагруженную пружиной 2 гибкую мембрану 1, при прогибе которой приводится в действие через толкатель 3 электровыключатель 4 цепи управления.

Подобные реле выпускаются для давления до 20 МПа и выше. Нечувст вительность реле (перепад давлений включения и выключения) зависит от рабочего давления и обычно при давлении 20 МПа не превышает 1 МПа [1].

Применяют также реле давления поршневых типов, причем их часто со вмещают с предохранительным клапаном. На рис. 8.12а приведена схема одного из поршневых реле. Рабочая жидкость под давлением поступает к каналу а и, пройдя через дроссель, состоящий из пакета шайб 1, поступает к нагруженному пружиной плунжеру 2.

При повышении давления до Pпр p2 1, S где S — площадь плунжера, при которой преодолевается усилие Pпр пружи ны 3 (трением плунжера пренебрегаем).

Плунжер перемещается влево и через толкатель 5 и электропереключа тель 4 замыкает цепь соответствующих контактов [1].

При снижении давления до Pпр p1 S пружина 3 отжимает поршень 2 вправо, в результате электропереключатель замыкает цепь других контактов (рис. 8.12б).

8.7. РЕЛЕ ВЫДЕРЖКИ ВРЕМЕНИ Во многих гидросистемах находит применение реле (клапан) выдержки времени. Клапан выдержки времени (реле времени) — распреде лительный аппарат, предназначенный для включения протока рабочей жид кости через определенный промежуток времени после достижения установ ленного давления в подводящей гидролинии.


При помощи этого реле осуществляют регулируемую выдержку времени между двумя следующими друг за другом фазами движения исполнительных агрегатов или регулируемую задержку на некоторый промежуток времени 8. ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОПРИВОДОВ Рис. 8. Схемы реле выдержки времени какого либо сигнала [1]. Заданный интервал времени выдержки реле опре деляется временем наполнения рабочей жидкостью специального цилиндра (емкости), поршень которого в крайнем положении воздействует на соответ ствующий клапан (или на выключатель цепи соленоидного крана), либо вре менем истечения рабочей жидкости из цилиндра (временем перетекания че рез дроссель жидкости из одной емкости в другую).

Схема реле времени, в котором выдержка определяется временем вытес нения поршнем рабочей жидкости из цилиндра при переменном ходе порш ня и постоянном сопротивлении, изображена на рис. 8.13а. Положение плун жера 2 реле здесь соответствует выполнению гидродвигателем рабочей опе 324 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН рации. В этом положении полость цилиндра 4 реле соединена через плун жер 2 с рабочей линией гидросистемы и поршень 5 перемещается вверх до упорного винта 7, ограничивающего его ход [1].

По окончании рабочей операции давление в рабочей линии гидросисте мы повышается, в результате плунжер 2 под действием давления рабочей жидкости на плунжер 3 переместится, преодолев усилие пружины 1, влево (рис. 8.13б) и соединит полость цилиндра 4 с баком. После этого поршень под действием пружины 6 переместится вниз, вытесняя жидкость в бак. Вре мя перемещения поршня 5 из верхнего положения в нижнее изменяется ре гулировкой длины винта 7 и сопротивлением, установленным на выходе ци линдра 4. В конце хода поршень 5, воздействуя на концевой выключатель (или на клапан переключения), осуществляет выключение или реверс систе мы. На рис. 8.13в показана схема реле, в которой время выдержки определя ется регулировкой дросселя 8 при постоянном ходе поршня 5.

Вопросы для самоконтроля 1. Назначение гидробаков. Основные требования к их конструкции.

2. Как определить полезный объем гидробака?

3. Назначение сапуна в гидробаке.

4. Какая максимальная температура рабочей жидкости допускается в гидроба ках, почему?

5. С какой целью в гидросистемах используют теплообменные аппараты?

6. Какие типы теплообменников находят применение в гидросистемах?

7. Напишите уравнение теплового баланса гидросистемы.

8. Тонкость фильтрации. Классификация фильтров по тонкости фильтрации.

9. Какие фильтры относятся к фильтрам механического действия?

10. От каких факторов зависит срок службы фильтрующего элемента?

11. В чем отличие фильтра отстойника от фильтра сепаратора?

12. В чем разница между пропорциональной и полнопоточной системами фильт рации?

13. Перечислите требования к фильтрам, устанавливаемым во всасывающей маги страли.

14. В каком месте гидросистемы чаще всего устанавливают магнитные уловители?

15. Какова особенность при установке фильтров в гидролиниях с реверсивным по током?

16. Назначение гидравлических аккумуляторов.

17. Перечислите типы гидравлических аккумуляторов.

18. Назначение гидрозамков.

19. Опишите принцип работы гидрозамка на примере гидрозамка автогрейдера Д3 98А.

20. Объясните назначение и принцип работы реле давления.

21. Объясните назначение и принцип работы гидравлических реле времени.

8. ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ОБЪЕМНЫХ ГИДРОПРИВОДОВ ГЛАВА 9 ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ГЛАВА ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ГИДРОПРИВОДОВ 9.1. ЦЕЛЬ РАСЧЕТА.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ Цельюрасчета является определение основных параметров и выбор применяемого гидрооборудования из числа серийно выпускаемых изделий, определение фактически получаемых максимальных усилий, кру тящих моментов и скоростей гидродвигателей, мощности и КПД гидропри вода.

Исходные данные для расчета:

§ техническая характеристика и кинематическая схема машины;

§ принципиальная гидравлическая схема;

§ величина нагрузок и скоростей, а для машин цикличного действия — циклограммы нагрузок и скоростей гидродвигателей;

§ требования, предъявляемые к объемному гидроприводу, условия его экс плуатации, долговечность.

Расчет объемного гидропривода обычно проводится в два этапа:

1) предварительный расчет основных параметров, выбор применяемого серийного гидрооборудования или составление технического задания на про ектирование требуемых элементов;

2) поверочный расчет для определения фактически получаемых значе ний усилий и скоростей объемного гидропривода, его мощности и коэффи циентов полезного действия при использовании серийного или спроектиро ванного оборудования.

9.2. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ ОБЪЕМНОГО ГИДРОПРИВОДА 9.2.1. ВЫБОР НОМИНАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ Номинальным давлением pном называют наибольшее избыточ ное давление, при котором устройство должно работать в течение установ ленного ресурса с сохранением параметров в пределах установленных норм.

В соответствии с ГОСТ 12445 80 (СТ СЭВ 518 77) pном выбирают из следующе го ряда: 0,4;

0,63;

1,0;

1,6;

2,5;

4,0;

6,3;

10;

12,5;

16;

20;

25;

32;

40;

... МПа.

326 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН При выборе pном следует иметь в виду, что использование более высоких значений pном предпочтительно, так как это дает возможность при одинако вой мощности выбирать меньший расход рабочей жидкости и соответствен но использовать гидромашины, гидроаппаратуру, трубопроводы и гидробак меньших размеров и массы.

Кроме того, использование более высоких pном позволяет получать высо кие значения КПД объемного гидропривода, в частности за счет уменьше ния потерь в трубопроводной сети, а также снизить затраты на элементы объемного гидропривода и его монтаж.

При выборе гидромашин и гидроаппаратуры для большей экономично сти рекомендуется полностью использовать номинальное давление, указан ное в их технических паспортах.

Часто величина рном выбирается исходя из номенклатуры и технических характеристик имеющегося гидрооборудования, в частности насосов и гид родвигателей. Так, например, в станкостроении используют пластинчатые на сосы, имеющие pном = 12,5 и 20 МПа;

для шестеренных насосов и других гидро агрегатов в гидросистемах тракторов и сельскохозяйственных машин величина давления составляет pном = 16 МПа. В объемных гидроприводах промышленных манипуляторов, роботов, в механизмах гибких автоматизированных комплек сов, строительно дорожных и подъемно транспортных машин pном = 20 МПа.

В машинах для переработки пластмасс, в кузнечно прессовых и литейных машинах получили распространение гидросистемы с pном = 25 или 32 МПа.

9.2.2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ГИДРОДВИГАТЕЛЕЙ Исходными данными для выбора гидродвигателя являются заданные по стоянные нагрузки и скорости, а также циклограммы нагрузок и скоростей.

Если в техническом задании указаны значения времени разгона или тормо жения или же нагрузка имеет большую массу, то следует предварительно рассчитать силы или моменты, возникающие при заданных ускорениях.

Основными требованиями при выборе гидродвигателей являются обеспе чение необходимых крутящего момента M2 и частоты вращения n2 для гид ромотора, усилия R и скорости перемещения v для гидроцилиндра и соответ ствие параметров работы гидродвигателя его технической характеристике.

Основные расчетные параметры при выборе гидродвигателей:

§ для гидромотора — номинальный рабочий объем q02;

§ для поршневого гидроцилиндра — диаметры поршня D и штока dшт., ход поршня Lп, а также перепад давления между напорной и сливной магист ралями Dp2;

§ дополнительным параметром является расход рабочей жидкости, подво димой к гидродвигателю Q2.

Размер гидродвигателя для большинства объемных гидроприводов реко мендуется определять исходя из принятого перепада давления Dp2 и величи ны эквивалентной нагрузки Rэкв или M2 экв.

При предварительном расчете величина Dp2 для большинства гидросис тем может быть принята на 10...20% меньше выбранного номинального 9. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ГИДРОПРИВОДОВ давления pном с учетом потерь давле ния в гидросистеме. При последова тельной работе нескольких гидродви гателей общий перепад давления опре деляется по формуле m 2р 1 3 2р2, j j где j = 1, 2,..., m — порядковый номер гидродвигателя.

Рис. 9.1 Если циклограмма нагрузок гидро Циклограмма нагрузок гидродвигателя двигателя (рис. 9.1) характеризует пе ременную нагрузку, то на ее базе и с учетом требований к гидроприводу про ектируемой машины, условий эксплуатации, особенностей гидравлической схемы и конструкции предполагаемого типа гидродвигателя определяют Rэкв или M2экв.

Тогда крутящий момент на валу гидродвигателя определится с помощью выражения 1 12 11 2 2i М2экв 3 3 ( М2 )3 4 ( М2 )3 4... 4 ( М2 )3, i T T T 1 11 i где M2, M2,..., M2 — постоянные моменты на валу гидромотора, действую щие в течение времени t,t,..., tI;

T — время цикла.

Для гидродвигателей, имеющих в соответствии с техническим заданием постоянную нагрузку R = const или M2 = const, принимается Rэкв = R = const или M2 экв = M2 = const.

Рабочий объем гидромотора находят по формуле 21М2экв q02 2, (9.1) 3p2 4M где 1м — механический КПД гидромотора, причем для предварительно го расчета берется его ориентировочное значение: 1м 2 0,9...0,95 — для аксиально поршневых и радиально поршневых, 1м 2 0,7...0,85 — для пла стинчатых и 1м 2 0,8...0,85 — для шестеренных гидромоторов.

По рассчитанному значению q02 и принятому ранее рном из каталогов под бирается гидромотор с рабочими объемом q* qрасч.

При выборе типа гидромотора (шестеренный, шиберный, радиально порш невой, аксиально поршневой) надо учитывать такие требования, как диапа зон угловых скоростей, минимальное допустимое значение угловой скорости, а также конкретные конструктивные и весовые параметры гидромашины.

Диаметр поршня гидроцилиндра D определяют ориентировочно в зави симости от типа и схемы включения гидроцилиндра.

Для наиболее распространенного типа гидроцилиндра с односторонним штоком расчетные формулы для различных схем его включения приведены в табл. 9.1.

328 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН 1 2 3 4 5 6 2 7 89 123456789 3 6  67536 35364 111111111111 111111111111 123 123 5 123 8 8 1 4 14 4 456 7 4 456 7 4 456 7 5 7 5 9 8 4 6  4 6  4 6  8 6 7 58 6 7 58 6 9 8  6 4  6 4 5  88 58 6 7 8 6 5 9 8 5 8 4 6 4 6 4  456 7 5  456 7  456 7 5 7 4  4  4   8 67 8 58 6 7  6   5 7 9 6   52568 5 6  84568788666885 2!8"#$8%&' 7 &' 4 7  Диаметр штока dшт. вычисляют исходя из прочностного расчета с учетом продольного изгиба.

Ход поршня Lп определяется кинематической схемой машины, он не дол жен превышать установленных стандартом значений.

По рассчитанным D, dшт., Lп и принятому рном из каталогов подбирается гидроцилиндр с размерами D* D;

dшт. 2 dшт. ;

L1 2 Lп.

п После выбора типоразмера гидродвигателя необходимо проверить воз можность получения требуемых по заданию максимальных значений нагру зок при максимальном давлении, соответствующем технической характери стике гидродвигателя, а также допустимость работы при р = рmax в течение требуемых циклограмме нагрузок времени работы при Rmax или (M2)max. Для объемного гидропривода с управлением выбор эквивалентной нагрузки про водится с учетом обеспечения работы на режиме максимального КПД и спо соба управления скоростью.

Затем находят максимальный расход рабочей жидкости Q2, который не обходимо подвести к гидродвигателю для получения требуемых максималь ных скоростей:

q (n ) § для гидромоторов Q2 1 02 2 max, где e02 — коэффициент использова ния расхода для выбранного гидромотора, значение которого близко к 202 3 102 4 2 — значению объемного КПД гидромотора h02. Величина e 1м может быть рассчитана по техническим данным как отношение полного КПД h2 к механическому 1м, т. е. 202 3 102 4 2 ;

1M 9. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ГИДРОПРИВОДОВ § для гидроцилиндров Q2 определяется в зависимости от схемы включения по формулам табл. 9.1, где S 2 1D ;

e02 — коэффициент использования расхода для выбранного гидроцилиндра 202 3 102 4 2 ;

v = vmax.

1м 9.2.3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ НАСОСА Основными требованиями при выборе насоса являются: обеспечение ра ботоспособности привода при максимальных нагрузках и скоростях гидро двигателя, а также соответствие параметров работы насоса в данном приводе его технической характеристике.

Основные параметры насоса: рабочий объем q01, номинальное давление pном и частота вращения приводного вала nном;

дополнительные: подача рабочей жидкости Q1, а для регулируемого насоса — диапазон регулирования подачи.

Расчетной величиной номинального давления pном является предвари тельно выбранное номинальное давление в гидросистеме.

Требуемая максимальная подача насоса (Q1)max рассчитывается по мак симальному значению суммы расходов одновременно работающих гидродви гателей (Q2S)max с учетом циклограммы их работы (рис. 9.2), расходов, отбирае мых из гидросистемы, например в систему управления, утечек в элементах гидроаппаратуры. Для определения требуемой подачи насоса в гидроприводах с дроссельным управлением при последовательном включении дросселя необ ходимо также добавить расход, проходящий на слив через переливной клапан.

Выбранный для гидропривода с машинным (объемным) управлением тип насоса должен иметь диапазон регулирования подачи не менее требуемого по техническому заданию.

Подача подпиточного насоса Q1п в гидропередачах с замкнутым потоком должна быть не меньше суммарного потока утечек гидродвигателя и насоса основного контура, который определяют с учетом максимального износа гид ромашин, допускаемого технической документацией, т. е. Q1п (Qут)max.

Величину расхода Q1п необходимо проверить и для режима резкой оста новки гидромотора и возможного падения его в сливной магистрали с учетом сжимаемости рабочей жидкости и упругости материала трубопровода. Если теплообменник установлен в гидросистеме подпитки, то для обеспечения тепло вого режима основного контура подача насоса подпитки при предварительном расчете принимается равной 20...30% от подачи насоса основного контура и уточ няется после теплового расчета.

Мощность приводного двигателя в схемах с разомкнутой циркуляцией рассчитывается по формуле (Q1 )max рmax Nдв Рис. 9.2, Циклограмма одновременно работающих гидродвигателей 330 ГИДРО И ПНЕВМОСИСТЕМЫ ТРАНСПОРТНО ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН где h1 — КПД выбранного типа насоса;

причем для предварительного расче та берется его ориентировочное значение: h1 = 0,82...0,92 — для аксиально поршневых, h1 = 0,55...0,87 — для пластинчатых и h1 = 0,8...0,85 — для шестеренных насосов.

В гидропередачах с замкнутой циркуляцией привод основного и подпи точных насосов осуществляется от одного приводного двигателя, мощность которого определяется выражением (Q1 )max pmax Q1п рп Nдв 1 2, 31 31п где h1п — КПД подпиточного насоса;

pп — давление подпиточного насоса, при предварительном расчете может быть принято равным 0,5...1,0 МПа.

Выбрав тип приводного двигателя и зная Nдв, по каталогу можно подоб рать марку двигателя.

Частота вращения вала насоса n1 зависит от частоты вращения выходно го вала приводного двигателя nдв и передаточного отношения редуктора при вода насоса iред и определяется из выражения n1 = nдв/iред, а при отсутствии редуктора — n1 = nдв.

Рабочий объем насоса можно рассчитать по формуле (Q1 )max q01 1, (9.2) n где e01 — коэффициент подачи выбранного типа насоса, близкий по величи не к объемному КПД насоса, причем для предварительного расчета берется его ориентировочное значение: e01 = 0,88...0,96 — для аксиально поршне вых;

e01 = 0,85...0,90 — для радиально поршневых, e01 = 0,73...0,95 — для пластинчатых и e01 = 0,90...0,94 — для шестеренных насосов, причем боль шие значения соответствуют насосам с большим рабочим объемом.

По рассчитанному значению q01 и принятому рном из каталогов подби рается насос с рабочим объемом q01 2 q01. При выборе насоса следует обра тить внимание на соответствие принятой частоты вращения n1, указанной в технической характеристике, номинальной частоте вращения (n1)ном и по возможности обеспечить работу насоса при значении n1, близком к (n1)ном, изменив, например, передаточное отношение редуктора и уточнив при этом по формуле (9.2) величину q01. Если это невозможно, то необходи мо обеспечить работу насоса в допускаемом диапазоне частот вращения (n1)min...(n1)max.

Рабочий объем подпиточного насоса q0п рассчитывается по формуле q0п = Q1п/(nпe0п), (9.3) где nп — частота вращения вала подпиточного насоса, определяемая часто той вращения вала приводного двигателя и кинематической схемой подсое динения подпиточного насоса к валу двигателя;

e0п — коэффициент подачи подпиточного насоса.

По рассчитанному значению q0п и принятому давлению подпитки pп из каталогов подбирается насос с рабочим объемом q01 2 q0п.

9. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ГИДРОПРИВОДОВ 9.2.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТРУБОПРОВОДОВ, ГИДРОАППАРАТОВ И КОНДИЦИОНЕРОВ Основными требованиями при выборе параметров гидрооборудования являются: обеспечение надежной работы гидропривода в течение установ ленного срока службы с требуемыми по условиям эксплуатации характери стиками и соответствие параметров работы каждого гидроэлемента в данной гидросистеме его технической характеристике.

Основной геометрической характеристикой, определяющей размер боль шинства устройств гидросистем, является величина условного прохода Dy, под которой понимается округленный до ближайшего значения из установ ленного ряда диаметр круга, площадь которого равна площади характерного проходного сечения канала гидравлического устройства или площади про ходного сечения присоединяемого трубопровода. Условные проходы Dy вы бирают в соответствии с ГОСТ 16516 80 (СТ СЭВ 522 77) из ряда 4;

5;

6;

8;

10;

12;

16;

20;

25;

32;

40;

50;

... мм.

9.2.5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПОРАЗМЕРОВ ТРУБОПРОВОДОВ Основные параметры для трубопроводов — условный проход Dy, пример но равный внутреннему диаметру трубы d, и номинальное давление pном;

до полнительный параметр — номинальный расход Qном.

Первоначально внутренний диаметр трубопровода определяют по расхо ду Qном и допустимой скорости течения жидкости:

1d2 4Q Qном 2 vдоп, откуда d 2. (9.4) 1vдоп В соответствии с рекомендациями СЭВ РС 3644 72 величина допустимой скорости vдоп в трубопроводах гидросистем в зависимости от рном приведена в табл. 9.2.

Для сливных магистралей обычно принимают vдоп 2,0 м/с, для всасы вающих — vдоп 1,2...1,6 м/с.

При выборе Qном для той или иной магистрали следует иметь в виду, что в схемах с гидроцилиндром, имеющим односторонний шток, при подаче на порного потока Qном в штоковую полость сливной поток из поршневой полос ти Qсл больше Qном в соотношении Qсл = Qномj.



Pages:     | 1 |   ...   | 7 | 8 || 10 | 11 |   ...   | 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.