Гидравлика

Лекция 1 введение. Предмет гидравлики и краткая история ее развития

Решение различных технических
проблем, связанных с вопросами движения
жидкостей в открытых и закрытых руслах,
а также с вопросами силового воздействия
жидкости на стенки сосудов или обтекаемые
жидкостью твердые тела привело к созданию
обширной науки называемой гидромеханикой,
которая делится на два раздела: техническая
гидромеханика и теоретическая механика
жидкости и газа (рис.1.1).

Рис. 1.1. Разделы гидромеханики

Гидравлика (техническая механика
жидкости) — прикладная часть гидромеханики,
которая использует те или иные допущения
для решения практических задач. Она
обладает сравнительно простыми методиками
расчета по сравнению с теоретической
механикой жидкости, где применяется
сложный математический аппарат. Однако
гидравлика дает достаточную для
технических приложений характеристику
рассматриваемых явлений.

Пластинчатые

В этих гидромашинах пластины, размещенные на роторе, выполняют основную работу. Специальные пружины усиливают их прижим к неподвижному корпусу. Соседние элементы становятся ограничителями объемной камеры, в ней рабочая среда при вращении ротора попадает из полости подачи к полости нагнетания. Присутствие двух и более областей всасывания и стольких же зон входа в систему свойственно конструкциям двукратного или многократного действия.

Достоинства пластинчатых насосов:

  1. Пониженная пульсация.
  2. Снижение рабочего шума.
  3. Пониженные требования к засоренности перемещаемой среды.
  4. Регулируемый рабочий объем.

Минусы:

  1. Подшипники ротора сильно нагружены.
  2. Низкое давление.
  3. Сложность при уплотнении пластин на торцах.
  4. Низкая ремонтопригодность.

Гидравлический мотор

Подобно цилиндру, гидравлический мотор является приводом, только роторный привод.

Принцип работы гидравлического мотора прямо противоположный работе гидравлического насоса. Насос нагнетает жидкость и гидравлический мотор работает от этой жидкости. Как мы писали раньше, гидравлический насос преобразует механическую энергию в энергию давления и кинетическую энергию жидкости. Гидравлический мотор преобразует гидравлическую энергию в механическую энергию.

При гидравлическом приводе, насосы и моторы работают вместе. Насосы приводятся в действие механически и нагнетают жидкость в гидравлические моторы.

Моторы приводятся в действие жидкостью от насоса и это движение в свою очередь вращает механические части.

Добавьте свой комментарий:

1.2 Основные свойства жидкости

Рассмотрим
основные физические свойства жидкости:
плотность, удельный вес, температурное
расширение и вязкость.

1
Плотность —
отношение массы жидкости m к занимаемому
объему V :

.
(1.1)

Единица
плотности в системе СИ- .Плотность
воды при температуре.

  1. Удельный
    вес()-
    это вес единицы объема, т.е.

 ,
(1.2)

где -вес
жидкости в объеме V.

Для
воды при имеем.

Между
удельным весоми
плотностьюможно
найти связь, если учесть что G=mg:

.
(1.3)

  1. Температурное
    расширение. Характеризируется
    температурным коэффициентом объемного
    расширения, представляющим собой
    относительное изменение объема жидкости
    при изменении температуры на:

 (1.4)

где 

изменение
температуры, .

  1. Вязкость-свойство
    жидкости оказывать сопротивление
    относительному движению (сдвигу) ее
    слоев. Это свойство проявляется в том,
    что в жидкости при ее движении между
    слоями возникают касательные напряжения.
    При течении вязкой жидкости вдоль
    твердой стенки происходит торможение
    потока, обусловленное вязкостью (рис.
    1.1). Скорость U уменьшается по мере
    уменьшения расстояния y от стенки.

Согласно
гипотезе И.Ньютона касательные
напряжения , возникающие в движущейся
жидкости, зависят от ее рода и характера
и прямо пропор-циональны градиенту
скорости

Рисунок
1.1 – Профиль скоростей при течении
вязкой жидкости

 ,
(1.5)

где коэффициент
динамической вязкости жидкости;-приращение
скорости, соответствующее приращению
координаты dy.

Градиент
скорости характеризует
интенсивность сдвига жидкости в данной
точке, коэффициент-
вязкость капельных жидкостей и имеет
размерность Нс/м2 (Па∙с).

На
практике наиболее часто используется
коэффициент кинематической вязкости

.
(1.6)

Он
измеряется в .
Для воды при.

3.Роль гидравлики в нефтегазовом деле.

Гидравлическим явлениям принадлежит ведущая роль в такой области техники как бурение нефтяных и газовых скважин. При любом способе бурения невозможно обойтись без циркуляции промывочной жидкости, одним из основных назначений которой является вынос выбуренной породы и создание на стенках скважины малопроницаемой корки.

Комплексное использование гидродинамических соотношений, подчиненное выполнению ряда требований (минимум забойного давления, вынос выбуренной породы, целостность ствола скважины и др.) составляет основу гидравлической программы, реализация которой должна обеспечить высокие техникоэкономические показатели.

Машины на гидравлических системах

Наиболее распространены такие механизмы в машинах с навесным оборудованием – в тех же экскаваторах, тракторах и уборочных автомобилях. Широко применяют гидравлику в своих моделях конструкторы Минского тракторного завода (МТЗ).

Стандартная комплектация, которая используется в этих тракторах, включает насосы, гидрораспределитель, цилиндры и трубопровод. Рабочий цикл, который обеспечивает гидравлика МТЗ, можно представить так: жидкость поступает от емкости к насосам, переправляется к распределителям, входит в поршневую группу и возвращается в бак. На этапе перехода от гидрораспределителей к цилиндрам к регуляции процесса подключается оператор оборудования, который посредством рычагов контролирует поступление жидкости в поршневые группы в зависимости от текущих задач.

2.1 Гидростатическое давление

Гидростатика
— это раздел гидравлики, в котором
изучаются законы равновесия жидкости
и применение этих законов для решения
практических задач.

На
жидкость, находящуюся в состоянии
равновесия (покоя), действуют две
категории сил: поверхностные и массовые.

Поверхностные
силы — это силы, действующие на поверхности
объемов жидкости, например, сила давления
поршня, сила атмосферного давления.
Массовыми являются силы, пропорциональные
массе жидкости: силы тяжести, инерции.
В результате действия внешних сил внутри
жидкости возникает напряжение сжатия
или гидростатическое давление. Итак,
гидростатическим давлением р называется
сжимающее напряжение, возникающее
внутри покоящейся жидкости. Средним
гидростатическим давлением называется
отношение

 (2.1)

где
F- сжимающая сила, Н; S- площадь площадки,.

Гидростатическое
давление, как и напряжение, измеряется
в или
в паскалях (Па):1=1Па=
=Кроме
того, гидростатическое давление
измеряется в,
высотой столба жидкости, мм вод.ст. и мм
рт. ст., в атмосферах физических ,а, и
технических ,ат. На практике давление
часто имеряют в технических атмосферах.
Между единицами существует следующая
связь:.

Гидростатическое
давление имеет такие свойства
:

а)
гидростатическое давление направлено
всегда по внутренней нормали
(перпендикуляру) к площадке, на которую
оно действует (рис 2.1);

Рисунок
2.1 — Направление давления

б)
гидростатическое давление в любой точке
жидкости
по всем направлениям одинаково.

Символы клапана – 2

2) РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ КЛАПАН ПОТОКА

Обратный клапан

Обратный клапан открывается, чтобы дать двигаться маслу в одном направлении и закрывается, чтобы препятствовать движению масла в обратном направлении.

Золотниковый клапан

Символ распределительного золотникового клапана использует сложную закрытую систему, которая имеет отдельный прямоугольник для каждой позиции.

Клапан с четырьмя отверстиями

Обычно клапан с четырьмя отверстиями имеет два отделения, если этот клапан имеет две позиции или три отделения, если клапан имеет центральную позицию.

Символы управления рычагов

Символы управления рычагов отображают рычаг, педаль, механические органы управления или пилотной линии, расположены на краю отделения.

Прикладное значение

Гидравлика широко использует теоретические положения механики и данные экспериментов. В прошлом гидравлика носила чисто экспериментальный и прикладной характер, в последнее время её теоретические основы получили значительное развитие, это способствовало сближению её с гидромеханикой.
Гидравлика решает многочисленные инженерные задачи, рассматривает многие вопросы гидрологии, в частности, законы движения речных потоков, перемещения ими наносов, льда и шуги, процессы формирования русла и т. д. Этот комплекс вопросов объединяется речной гидравликой (динамикой русловых потоков), которую можно рассматривать как самостоятельный раздел гидравлики.

По отношению к гидромеханике гидравлика выступает как инженерное направление, получающее решение многих задач о движении жидкости на основе сочетания эмпирических зависимостей, установленных опытным путём, с теоретическими выводами гидромеханики.

В гидравлике рассматриваются также движение наносов в открытых потоках и пульпы в трубах, методы гидравлических измерений, моделирование гидравлических явлений и некоторые др. вопросы. Существенно важные для расчёта гидротехнических сооружений вопросы гидравлики — неравномерное и неустановившееся движение в открытых руслах и трубах, течение с переменным расходом, фильтрация и др. — иногда объединяют под общим названием «инженерная гидравлика», или «гидравлика сооружений».

Таким образом, круг вопросов, охватываемых гидравликой, весьма обширен, и её законы в той или иной мере находят применение почти во всех областях инженерной деятельности, особенно в гидротехнике, мелиорации, водоснабжении, канализации, теплогазоснабжении, гидромеханизации, гидроэнергетике, водном транспорте и др.

Кавитация насоса

Когда происходит кавитация?

Кавитация случается, когда масло не полностью заполняет предназначенное для заполнения пространство в насосе. Это способствует появлению воздушных пузырьков, которые вредны для насоса. Представим, что впускная линия насоса узкая, это вызывает падение входящего давления. Когда давление низкое, масло не может поступать в насос так же быстро, как и выходить из него. Результатом является то, что пузырьки воздуха образуются в поступающем масле.

Воздух в масле

Такое снижение давления приводит к появлению некоторого количества растворённого воздуха в масле и воздух заполняет полости. Воздух в масле в виде пузырьков, так же заполняет полости. Когда заполненные воздухом полости, которые образованы при низком давлении, поступают в область высокого давления насоса, они разрушаются. Это создаёт действие, равносильное взрыву, которое разбивает или выносит мелкие частицы насоса и вызывает чрезмерный шум и вибрацию насоса.

Последствия взрыва

Разрушения, происходящее постоянно, вызывают взрыв. Сила этого взрыва достигает 1000 кг/см² и мелкие металлические частицы выносятся из насоса. Если насос работает при кавитации длительное время, он может быть серьёзно повреждён.

Типы гидравлических конфигураций

Рабочий цикл гидромашины зависит от схемы, по которой циркулирует вода. Этот контур как раз и обуславливает момент работы воды, в процессе которого она приобретает энергию от двигателя и передает ее другим компонентам системы. В этом контексте можно выделить два типа циркуляционных конфигураций – с открытым и закрытым центрами.

В первом случае гидрораспределитель жидкости в процессе работы поршня обеспечивает двойной выход. То есть показатели давления меняются в зависимости от текущего положения поршня, а жидкость может отправляться в рабочий цикл или обратно в клапан. Ее перемещение регулирует связка поршня и клапана.

Для понимания принципа работы закрытой системы надо вернуться к определению того, что такое гидравлика, и как она взаимодействует с силовыми агрегатами. Поскольку гидравлика является лишь инфраструктурой, которую организуют функциональные узлы, обслуживающие жидкость, то вполне логично, что энергия рабочей среды может полностью зависеть от действия технической оснастки. В данном случае эту задачу выполняют насосы и клапаны, полностью замыкающие контур циркуляции.

Зачем нужна гидравлическая схема?

Гидравлическая схема состоит из простых графических символов компонентов, органов управления и соединений. Рисование деталей стало более удобное, а символы универсальнее. Поэтому, при обучении каждый может понять обозначения системы. Гидравлическая схема обычно предпочтительна для объяснения устройства и поиска неисправностей.

Два  рисунка показывают, что верхний является гидравлической схемой нижнего рисунка. Сравнивая два рисунка, заметьте, что гидравлическая схема не показывает особенности конструкции или взаимное расположение компонентов цепи. Назначение гидравлической схемы – показать назначение компонентов, места соединений и линии потоков.

Символы насоса

Основной символ насоса – это круг с чёрным треугольником, направленным от центра наружу. Напорная линия выходит из вершины треугольника, линия всасывания расположена напротив.

Таким образом, треугольник показывает направление потока.

Этот символ показывает насос постоянной производительности.

Насос переменной производительности обозначается на рисунке со стрелкой, проходящей через круг под углом 15°

Символы привода

Символ мотора

Символом мотора является круг с чёрными треугольниками, но вершина треугольника направлена к центру круга, чтобы показать, что мотор получает энергию давления.

Два треугольника используются для обозначения мотора с изменяемым потоком.

Мотор переменной производительности с изменением направления потока обозначается со стрелкой, проходящей через круг под углом 45°

Символы цилиндра

Символ цилиндра представляет прямоугольник, обозначающий корпус цилиндра (цилиндр) с линейным обозначением поршня и штока. Символ обозначает положение штока цилиндра в определённом положении.

  

Цилиндр двойного действия

Этот символ имеет закрытый цилиндр и имеет две подходящие линии, обозначенные на рисунке линиями.

Цилиндр однократного действия

К цилиндрам однократного действия подводится только одна линия, обозначенная на рисунке линией, противоположная сторона рисунка открыта.

Направление потока

Направление потока к и от привода (мотор с изменением направления потока или цилиндр двойного действия) изображается в зависимости от того, к какой линии подходит привод. Для обозначения потока используется стрелка.

Символы клапана – 1

1) Распределительный клапан

Основной символ распределительного клапана – это квадрат с выходными отверстиями и стрелкой внутри для обозначения направления потока. Обычно, распределительный клапан управляется за счёт баланса давления и пружины, поэтому на схеме мы указываем пружину с одной стороны и пилотную линию с другой стороны.

Обычно закрытый клапан

Обычно закрытый клапан, такой как предохранительный, обозначен стрелкой противовеса от отверстий напрямую к линии пилотного давления. Это показывает, что пружина удерживает клапан в закрытом состоянии до того, как давление не преодолеет сопротивление пружины. Мы мысленно проводим стрелку, соединяя поток от впускного к выпускному отверстию, когда давление возрастает до величины преодоления натяжения пружины.

Предохранительный клапан

На рисунке представлен предохранительный клапан с символом обычно закрытый, соединённый между напорной линией и баком. Когда давление в системе превышает натяжение пружины, масло уходит в бак.

Примечание:

Символ не указывает или это простой или это сложный предохранительный клапан

Это важно для указания их функций в цепи

Рабочий процесс:

(а) Клапан всегда остаётся закрыт

(b) Когда давление появляется в главном контуре, тоже самое давление действует на клапан через пилотную линию и когда это давление преодолевает сопротивление пружины, клапан открывается и масло уходит в бак, тем самым снижая давление в главном контуре.

Обычно открытый клапан

Когда стрелка соединяет впускной и выпускной порты, значит клапан обычно открыт. Клапан закрывается, когда давление преодолевает сопротивление пружины.

Клапан уменьшения давления обычно открыт и обозначается, как показано на рисунке ниже. Выпускное давление показано напротив пружины, чтобы устанавливать или прерывать поток, когда будет достигнута величина для сжатия пружины.

Рабочий процесс:

(а) Масло течёт от насоса в главный контур и А

(b) Когда выпускное давление клапана становится выше установленного давления, поток масла от насоса остановлен и давление в контуре А сохраняется. На него не действует давление главного контура.

(с) Когда давления в контуре А падает, клапан возвращается в состояние (а). Поэтому, давление в контуре А сохраняется, потому что охраняются условия (а) и (b)

Бионика и пневмотехнологии в сплаве с гидравликой

Бионика, наука о применении достижений живой природы в промышленности, активно используется при создании инновационных гидросистем. Разработками устройств, которые работают по принципу автономного перемещения жидкостей (по аналогии с питательными соками внутри растений), вплотную занимаются в США.

Медицинское микрофлюидное устройство

Ученые уже создали работающий чип, который без источника питания перемещает в деревьях воду, снабжая ею вегетативную часть, как естественные «механизмы». Это открывает множество возможностей для медицины, химии и фармакологии. Микрофлюидные чипы:

  • создают управляемые транспортопотоки реагентов, препаратов и других жидкостей;
  • обеспечивают соответствие строгим требованиям к стабильности и получаемому профилю потока, надежности гидравлического интерфейса;
  • позволяют перемещать жидкости под нужным давлением по микро- и наноканалам.

Микропроточный картридж для химического анализа

Еще одно направление научно-производственного прогресса — сплав инноваций в пневматике и гидравлике. Большая часть сегодняшних летательных аппаратов оснащена гидропневмоустройствами — их используют в двигательных агрегатах, системах управления и так далее.

Инновационные БЛА самолетного типа

Одновременно с совершенствованием компрессорных станций, распределительных сетей и прочих пневмо-компонентов улучшают схемы гидросоединений, конструктивное исполнение гидроцилиндров. В авиакосмическом производстве используют уже упоминавшихся 3D-роботов с гидроприводами. В частности, концерны Boeing и Ford работают над проектом Stratasys Infinite-Build для так называемого «бесконечного построения» на неограниченных вертикальных поверхностях.

Stratasys Infinite-Build (H2000) 3D Printing SystemStratasys Infinite-Build (H2000) 3D Printing System

Печать с помощью Ford Stratasys Infinite-Buil

Машины на гидравлических системах

Наиболее распространены такие механизмы в машинах с навесным оборудованием – в тех же экскаваторах, тракторах и уборочных автомобилях. Широко применяют гидравлику в своих моделях конструкторы Минского тракторного завода (МТЗ).

Стандартная комплектация, которая используется в этих тракторах, включает насосы, гидрораспределитель, цилиндры и трубопровод. Рабочий цикл, который обеспечивает гидравлика МТЗ, можно представить так: жидкость поступает от емкости к насосам, переправляется к распределителям, входит в поршневую группу и возвращается в бак. На этапе перехода от гидрораспределителей к цилиндрам к регуляции процесса подключается оператор оборудования, который посредством рычагов контролирует поступление жидкости в поршневые группы в зависимости от текущих задач.

Известные учёные-гидравлики и гидротехники

Исследования в области гидравлики координируются Международной ассоциацией гидравлических исследований (МАГИ). Её орган — «Journal of the International Association for Hydraulic Research» (Delft, с 1937).

Развитие гидравлики связано с именами учёных:

  • Архимед
  • Ктезибий
  • М. В. Ломоносов
  • Э. Торичелли
  • А. Шези
  • Д.Бернулли
  • Н. Е. Жуковский
  • В. Г. Шухов
  • Н. П. Петров
  • И. С. Громек
  • Н. Н. Павловский
  • А. Н. Космогоров
  • С. А. Христианович
  • М. А. Великанов
  • Д. В. Штеренлихт
  • А. Я. Милович
  • А. Д. Альтшуль
  • Константинов
  • Большаков
  • Л. Прандтль
  • Дж. Вентури
  • Пито
  • Маковский
  • И. И. Никурадзе
  • Леонард Эйлер
  • Жозеф Луи Лагранж
  • Анри Навье
  • Джордж Стокс
  • Анри Дарси
  • Юлиус Вейсбах
  • Осборн Рейнольдс

Классификация по видам приводов

Различаются системы, обеспеченные нерегулируемым и регулируемым приводными механизмами. Типовым считается нерегулируемый гидропривод, в котором показатель давления насоса всегда соответствует установленным значениям. Зафиксированные данные обязательно должны быть выше, чем предельный уровень нагрузочного давления. То есть создается планка показателя, на которую равняется насос.

К недостаткам данного механизма относят большие потери в мощности, так как постоянное поддержание высокого давления при незначительных нагрузках нерационально. По такой схеме, к примеру, иногда выполняется гидравлика экскаватора, управляющая опорными элементами. Поскольку на эту функцию ложится высокая ответственность с точки зрения безопасности, то производители жертвуют избытками мощностной отдачи. Однако в одном и том же экскаваторе нерегулируемый привод опор может дополняться регулируемой системой, которая будет оптимизировано отвечать за работу навесного оборудования. Данный тип гидропривода предусматривает снижение давления насоса и его балансировку за счет клапанов и компенсаторов с направленным действием.

Типы гидравлических насосов

Сегодня на многих машинах установлен один из трёх насосов:

— Поршневой насос

Все насосы работают по роторно-поршневому типу, жидкость приводится в действие вращением детали внутри насоса.

Поршневые насосы делятся на два типа:

— Радиально поршневого типа

Насосы аксиально поршневого типа называются так, потому что поршни насоса расположены параллельно оси насоса.

Насосы радиально поршневого типа называются так, потому что поршни расположены перпендикулярно (радиально) оси насоса. Насосы обоих типов совершают возвратно поступательное движение. Поршни двигаются вперёд и назад и используют роторно поршневое движение.

Рабочий объём гидравлического насоса

Рабочий объём, значит объём масла, которое насос может прокачать или переместить в каждом цилиндре.

Гидравлические насосы разделяются на два типа:

— Фиксированного рабочего объёма

— Изменяемого рабочего объёма

Насосы фиксированного рабочего объёма прокачивают одинаковое количество масла за каждый цикл. Чтобы изменить объём такого насоса необходимо изменить скорость насоса. Нсосы с изменяемым рабочим объёмом могут менять объём масла в зависимости от цикла. Это может быть сделано без изменения скорости. Такие насосы имеют внутренний механизм, который регулирует выходное количество масла. Когда давление в системе падает, объём возрастает, когда давление в системе возрастает, объём уменьшается автоматически.

  Насос фиксированного рабочего объема Насос изменяемого рабочего объема
Мощность
Конструкция

Классификация привода

Что такое привод?

Привод является частью гидравлической системой, которая производит энергию. Привод преобразует гидравлическую энергию в механическую энергию для совершения работы. Различают линейный и роторный приводы. Гидравлический цилиндр является линейным приводом. Усилие гидравлического цилиндра направлено прямолинейно. Гидравлический мотор является роторным приводом. Выходным усилием является крутящий момент и роторное действие.

Цилиндры однократного действия.

Гидравлическая жидкость может двигаться только в один конец цилиндра. Возврат поршня в первоначальное положение достигается действием силы тяжести.

Цилиндры двойного действия.

Гидравлическая жидкость может перемещаться в оба конца цилиндра, поэтому поршень может двигаться в обоих направлениях.

В обоих типах цилиндров, поршень двигается в цилиндре в направлении, в котором жидкость давит на поршень. Различные типы уплотнения используются в поршнях для предотвращения течи.

Принцип действия

Работает любая гидравлическая система по принципу обычного жидкостного рычага. Подаваемая внутрь такого узла рабочая среда (в большинстве случаев масло) создает одинаковое давление во всех его точках. Это означает то, что, приложив малое усилие на маленькой площади, можно выдержать значительную нагрузку на большой.

Далее рассмотрим принцип действия подобного устройства на примере такого узла, как гидравлическая тормозная система автомобиля. Конструкция последней довольно-таки проста. Схема ее включает в себя несколько цилиндров (главный тормозной, заполненный жидкостью, и вспомогательные). Все эти элементы соединены друг с другом трубками. При нажатии водителем на педаль поршень в главном цилиндре приходит в движение. В результате жидкость начинает перемещаться по трубкам и попадает в расположенные рядом с колесами вспомогательные цилиндры. После этого и срабатывает торможение.

Устройство и принцип работы гидропривода

Структурно гидропривод состоит из насоса (-ов), контрольно-регулирующей и распределительной аппаратуры, гидродвигателя (-лей), рабочей жидкости, емкости (бака) для ее содержания и средств (фильтров и охладителей), сохраняющих ее качества, а также соединительной и герметизирующей арматуры.

На рис. 2.1. изображена схема изучаемого объемного гидропривода состоящего из насоса 1, предохранительного клапана 2, распределителей 3 и 4, гидравлических двигателей – гидромотора 5 и гидроцилиндра 6, замедлительного устройства 7 опускания груза 8, бака и установленного в сливную гидролинию фильтра 9 сблокированного клапаном 10.

Рис. 2.1 Схема изучаемого гидропривода.

Насос 1 предназначен для преобразования механического энергетического потока, поступающего от первичного энергетического источника 11 (электрического или топливного двигателя) в гидравлический энергетический поток, т.е. в поток рабочей жидкости под давлением, который в зависимости от положений (позиций) затворов распределителей 3, 4 может направляться непосредственно (холостой режим) или через один или оба вместе гидравлические двигатели 5, 6 (рабочий режим) в бак. При этом величина давления на выходе из насоса зависит от совокупности сопротивлений, встречаемых потоком рабочей жидкости на пути от насоса до бака. В тех случаях, когда распределители 3, 4 находятся в позициях «А» (см. рис. 2.1), поток рабочей жидкости от насоса 1 проходит в бак через упомянутые распределители, гидролинии и фильтр 9 (холостой режим). Величина давления на выходе из насоса составляет:

,

где – величины давлений необходимых для преодоления потоком рабочей жидкости сопротивлений, соответственно, участков гиролиний, распределителей и фильтра.

В тех случаях, когда по команде извне один или оба распределители 3, 4 переводятся в любое положение «Б» или «В», в работу включается (-ются), соответственно, один или оба гидродвигатели. Направление движения гидродвигателей зависит от положения «Б» и «В» их распределителей. Когда в работу включен только один гидродвигатель, например гидромотор 5, рабочее давление на выходе из насоса составит:

,

где – потери давления на преодоление сопротивления распределителя 3, 4

– потери давления на привод гидромотора 5, зависящие от преодолеваемой нагрузки на его валу.

В том случае, когда в работу одновременно включены гидромотор 5 и гидроцилиндр 6, то их совместная работа возможна только при одинаковых потребных давлениях. Если у одного из них потребное давление ниже, чем у другого, то их совместная работа невозможна, так как поток жидкости в основном будет уходить в сторону меньшего сопротивления и нарушать нормальную работу гидропривода в целом.

Если в гидроприводе потребное давление превышает допустимое, срабатывает предохранительный клапан 2 и отводит через себя поток рабочей жидкости от насоса 1 в бак (режим перегрузки), обеспечивающий этим ограничение давления в гидроприводе и защиту его элементов от разрушения.

Для обеспечения плавности опускаемых грузов (рабочих органов) в гидроприводах используются замедлительные устройства (см. рис. 2.1, поз 7), обычно состоящие из обратного клапана и дросселя. При подъеме груза (рабочего органа) рабочая жидкость в цилиндр поступает через обратный клапан и дроссель. При опускании груза жидкость из полости цилиндра уходит в бак только через дроссель, который оказывает ей сопротивление, величина которого зависит от величины ее потока и этим обеспечивает плавность его опускания. При этом противоположная полость гидроцилиндра заполняется жидкостью подаваемой насосом. В случае избыточного количества подаваемой насосом жидкости ее часть будет отводиться на слив через предохранительный клапан 2.

Для визуального контроля давления в гидроприводе предназначен манометр 12. Для обеспечения очистки рабочей жидкости от твердых загрязнителей (абразивов, продуктов изнашивания), в гидроприводах используют различного конструктивного исполнения фильтры.

Клапаны

Крекинг давление и давление полного потока

Крекинг давление – это давление, при котором открывается предохранительный клапан. Давление полного потока – это давление, при котором через предохранительный клапан проходит наиболее полный поток. Давление полного потока немного выше, чем крэкинг давление. Регулировка предохранительного клапана установлена на значение давления полного потока.

Регулировка давления

Как мы сказали раньше, давление полного потока немного выше, чем крэкинг давление. Это потому, что натяжение пружины отрегулировано на открытие клапанов. Это состояние называется как регулировка давления и это один из недостатков простого предохранительного клапана.

Крэкинг давление и регулировка давления

Предохранительный клапан, управляемый пилотной линией имеет меньшее давление регулировки, чем у предохранительного клапана прямого действия. На рисунке показано сравнение двух этих типов клапанов. В то время, как предохранительный клапан прямого действия на рисунке открывается на половине давления полного потока, предохранительный клапан, управляемый пилотной линией открыт на 90% его давления полного потока.

Что лучше?

Предохранительный клапан, управляемый пилотной линией лучше для системы с высоким давлением и с большой производительностью. Потому, что эти клапаны не открываются до достижения давления полного потока, происходит эффективная защита системы – масло сохраняется в системе. Хотя более медленная работа, чем предохранительный клапан прямого действия, предохранительный клапан, управляемый пилотной линией поддерживает в системе более постоянное давление.

Редукционный клапан

Что это такое?

Редукционный клапан используется в цепи гидравлического мотора для создания обратного давления для управления во время работы и для остановки мотора, когда цепь в нейтральном состоянии.

Редукционный клапан для кранов

Редукционный клапан обычно закрывается вместе с клапаном управления давления с внутренним обратным клапаном. Когда насос подаёт масло на мотор лебёдки на опускание, мотор работает по инерции под действием силы тяжести груза, другими словами, когда мотор превышает допустимую скорость, редукционный клапан подаёт обратное давление, таким образом, предотвращая свободное падение груза. Внутренний обратный клапан даёт разрешение на подачу обратного потока для вращения мотора в обратном направлении, для поднятия груза.

Редукционный клапан для экскаваторов.

Редукционный клапан экскаватора обеспечивает мягкий старт и повышение скорости хода/поворота, а также предотвращает кавитацию мотора. Давление в напорной линии насоса всегда выше давления линии мотора. Попытка превышения установленной скорости мотора по инерции вызывает снижение давления в напорной линии и клапан немедленно перекрывает линию мотора до тех пор, пока не восстановится давление напорной линии.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий