Обзор автоматизированных гидроприводов подъемной техники, особенности применения, детали, подробное рассмотрение

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Обзор автоматизированных гидроприводов подъемной техники, особенности применения, детали, подробное рассмотрение

Широкое использование насосных гидроприводов в конструкциях подъемно-транспортной техники определяется совокупностью их технико-экономических преимуществ перед другими типами приводов:

* возможностью получения больших усилий и мощностей при ограниченных размерах гидродвигателей;

* широким диапазоном бесступенчатого регулирования скорости выходного звена в сочетании с хорошей плавностью движения;

* преобразованием движения без использования дополнительных передаточных механизмов;

* возможностью работы в динамических режимах при частых включениях, остановках и реверсах движения;

* защитой гидросистемы от перегрузок;

* возможностью реализации автоматического управления;

* сравнительно небольшими габаритами и материалоемкостью при высоком коэффициенте полезного действия и долговечности.

В то же время насосные гидроприводы имеют и недостатки, ограничивающие их применение:

* невозможность передачи энергии на значительные расстояния вследствие больших потерь на преодоление гидравлических сопротивлений и чрезмерного падения коэффициента полезного действия;

* наличие утечек рабочей жидкости из гидросистемы;

* чувствительность характеристик к изменению температуры окружающей среды;

* изменение характеристик привода с течением времени из-за необратимых изменений свойств рабочей жидкости;

* необходимость применения фильтров тонкой очистки для обеспечения надежности гидропривода, что повышает его стоимость и усложняет техническое обслуживание;

* высокая трудоемкость изготовления узлов гидропривода.

При качественном проектировании, изготовлении и эксплуатации гидроприводов проявление отмеченных недостатков может быть сведено к минимуму. Это достигается благодаря значительному личному опыту конструктора, а также опыту проектирования и эксплуатации гидроприводов машин аналогичного назначения с близкими технико-экономическими характеристиками. Отсутствие опыта такого рода (это особенно характерно для студентов вузов и начинающих конструкторов) затрудняет создание гидроприводов с максимально высокими показателями качества.

В тяжелых грузоподъемных машинах типа железнодорожных и грунтовых кранов, грейферов, установщиков мачт и колони, а также в самоходных агрегатах, таких как автопогрузчики, автомобили-самосвалы и специальные транспортировщики весьма тяжелых грузов (станков, домов и др.), применяются гидравлические приводы различных схем и устройств.

В отличие от гидроприводов металлорежущих станков приводы этих машин имеют ряд особенностей, вызванных условиями их работы и эксплуатации:

- возможными низкими температурами окружающей среды (- 40 - (-50)°С);

- высокими значениями рабочего давления (100 - 300 кГ/см2 и более) и необходимостью учета, в ряде случаев, сжимаемости жидкости в приводе;

- широким диапазоном изменения угловых скоростей от очень медленных, в несколько угловых минут в минуту, до очень высоких, доходящих до десятков градусов в минуту;

- необходимостью обеспечить с помощью гидропривода жесткую фиксацию любого промежуточного угла подъема или положения движущегося агрегата, а также синхронизацию движения исполнительных элементов;

- необходимостью иметь предохранительные блокировочные и страховочные устройства от перегрузок, аварийных разрывов (обрывов) трубопроводов, недопустимо больших рабочих ходов и т. п.;

- большими нагрузками на исполнительный элемент привода - гидродомкрат, которому приходиться преодолевать нагрузку до нескольких десятков и даже сотен тонн.

Гидродомкраты. Гидравлическими домкратами принято называть силовые цилиндры, применяемые в гидроприводах машин и агрегатов, предназначенных для выполнения рабочих операций по подъему и опусканию различных грузов.

Многообразие конструкций и широкий диапазон грузоподъемностей подъемно-транспортных машин, на которых устанавливаются гидродомкраты, привели к разработке большого количества существующих типов гидродомкратов.

Очень большое применение гидродомкраты с одним или несколькими последовательно выдвигающимися цилиндрами получили в тяжелых грузоподъемных машинах и самоходных агрегатах.

По конструктивному признаку гидродомкраты могут быть подразделены на одноступенчатые и многоступенчатые (телескопические). В одноступенчатых гидродомкратах выходное звено выполняется в виде штока с поршнем или плунжера. В многоступенчатых роль выходного звена последовательно или одновременно выполняют несколько телескопически выдвигающихся цилиндров (ступеней).

По характеру воспринимаемых внешних нагрузок различают гидродомкраты одностороннего (прямого) и двустороннего (двойного) действия.

В гидродомкратах одностороннего действия движение поршня или плунжера под действием давления рабочей жидкости происходит только в одном направлении. Движение в обратном направлении осуществляется под действием внешней нагрузки. Такие гидродомкраты применяются при действии только сжимающей внешней нагрузки.

В гидродомкратах двустороннего действия движение поршня при прямом и обратном (частично или полностью) ходе происходит под воздействием рабочей жидкости. Поэтому такие гидродомкраты могут применяться при действии как сжимающей, так и растягивающей нагрузки. Для воспринятая растягивающих нагрузок служит камера противодавления. Эта камера в многоступенчатых гидродомкратах может быть выполнена на внутреннем или наружном цилиндре, на обоих цилиндрах одновременно, либо па каждом цилиндре. Гидродомкраты с наружной камерой противодавления, в свою очередь, могут иметь камеру нормальной длины и укороченную.

Выдвижение цилиндров многоступенчатых гидродомкратов одностороннего и двустороннего действия может быть последовательным или одновременным.

Гидромоторы. Гидромоторы - это гидродвигатели вращательного действия. Непрерывное вращательное движение легче всего осуществить гидромоторами. По основным техническим параметрам гидромоторы подразделяются на две группы:

- низкомоментные (быстроходные), со сравнительно небольшим вращающим моментом и большим числом оборотов;

- высокомоментные (тихоходные), с большим вращающим моментом и небольшим числом оборотов.

Высоко-моментпыи гидромотор характеризуется числом оборотов, меньшим 100 об/мин, крутящим моментом, превышающим 100 кГм, и отношением номинального момента Мном к наибольшему числу оборотов nмакс большим 1.

Для подъемно-транспортных машин, как правило, имеющих небольшие скорости и, следовательно, малое число оборотов (п < 100), применение высокомоментных гидромоторов дает особые преимущества, так как их можно соединить непосредственно с рабочими органами машин без промежуточных зубчатых, червячных и прочих передач.

При применении высокомоментных гидромоторов значительно повышается компактность машины, уменьшается ее вес, увеличивается к.п.д. и повышается надежность в работе.

В гидроприводах подъемно-транспортных агрегатов нашли применение гидродвигатели различных типов. Несмотря на указанные преимущества высокомоментных гидромоторов, до настоящего времени наибольшее распространение получили аксиально-поршневые низкомоментные гидромоторы как наиболее освоенные промышленностью. Они используются в приводах лебедок, механизмов поворота и передвижения и т. п. Однако их применение в указанных случаях возможно лишь в сочетании с редукторами, имеющими достаточно высокое передаточное отношение, а следовательно, большие габариты и вес.

Насосы. В подъемно-транспортной технике (ПТТ) наибольшее распространение получили насосные гидроприводы, спроектированные на основе насосов следующих типов: шестеренных (нерегулируемых), пластинчатых, радиально-поршневых и аксиально-поршневых (нерегулируемых и регулируемых). Существуют насосы двух разновидностей - регулируемые и нерегулируемые. Регулируемые насосы, позволяющие изменять подачу рабочей жидкости в процессе эксплуатации, применяются в гидроприводах машинного регулирования скорости выходного звена гидродвигателя. Нерегулируемые насосы применяются в нерегулируемых гидроприводах и гидроприводах дроссельного регулирования.

Нерегулируемый гидропривод в ПТТ имеет ограниченное применение. Его используют только в конструкциях простейших подъемно-транспортных механизмов - домкратах, монтажных подъемниках, специальных и специализированных манипуляторах, захватных устройствах, а также в конструкциях вспомогательного технологического оборудования для механизации производственных процессов -- направляющих, ориентирующих, накопительных и т.п. устройствах.

Большинство силовых гидроприводов ПТТ проектируются, исходя из необходимости их регулирования. Способ регулирования выбирается по трем основным показателям - нагрузочным характеристикам, коэффициенту полезного действия и стоимости гидропривода.

По первым двум показателям преимущество имеет машинное регулирование, тогда как по стоимости он уступает дроссельному. Поэтому машинное регулирование обычно применяется в гидроприводах большой мощности и с длительными режимами их непрерывной работы, т.е. в механизмах передвижения, подъема, поворота и вменения вылета стрелы грузоподъемных кранов, модулях движения манипуляторов промышленных роботов тяжелой и сверхтяжелой грузоподъемности, механизмах перемещения рабочего оборудования строительных и дорожных машин.

Гидроприводы с дроссельным регулированием и недорогими нерегулируемыми насосами широко используются во всех типах ПТТ, особенно в гидросистемах малой и средней мощности.

Наиболее дешевыми являются шестеренные и пластинчатые насосы. Соотношение покупных цен насосов различных типов с одинаковой подачей приблизительно следующее: шестеренные - 1; пластинчатые - 1,25; нерегулируемые аксиально-поршневые - 1,95; регулируемые аксиально-поршневые - 2,9; нерегулируемые радиально-поршневые -2,1; регулируемые радиально- поршневые - 3,1.

При прочих равных условиях шестеренные и пластинчатые насосы имеют наиболее высокие показатели надежности работы. Однако пластинчатые насосы в большей мере, чем шестеренные, подвержены абразивному износу. Поэтому в процессе эксплуатации падение коэффициента полезного действия у них оказывается более быстрым.

Шестеренные насосы также лучше насосов других типов воспринимают динамические нагрузки, вызванные резким изменением скоростей и усилий на выходном звене гидродвигателя. Они могут работать при большей частоте вращения; меньшую способность выдерживать перегрузки имеют пластинчатые и, тем более, аксиально-поршневые насосы.

Как правило, шестеренные и пластинчатые насосы находят применение в гидроприводах сравнительно небольшой мощности.

Аксиально-поршневые и радиально-поршневые насосы применяются в гидроприводах большой мощности, к которым предъявляются высокие требования к точности и массогабаритным характеристикам - в следящих гидроприводах манипуляторов сверхтяжелой грузоподъемности литейных, металлургических, кузнечно-прессовых производств, гидросистемах грузоподъемных кранов, дорожных и строительных машин.

По сравнению с радиально-поршневыми насосами аксиально-поршневые имеют следующие достоинства и недостатки: более высокий коэффициент полезного действия, меньшую массу на единиц)' мощности, меньшую стоимость, большую величину подачи, более высокие показатели надежности, более сложную конструкцию, меньший развиваемый крутящий момент, более жесткие требования к очистке рабочей жидкости от механических примесей.

При выборе типа насоса следует учитывать многие параметры -создаваемое рабочее давление, рабочий объем, подачу рабочей жидкости, мощность, коэффициент полезного действия, надежность, стоимость и др. Ни один из известных типов в полной мере не удовлетворяет всем перечисленным условиям. Поэтому окончательный выбор зависит от того, какие из перечисленных требований конструктор считает определяющими.

Выбор типа насоса, а также основных технических характеристик гидропривода -- номинального рабочего давления и номинального расхода рабочей жидкости -- на практике основывается на личном опыте конструктора или на опыте проектирования и эксплуатации машин аналогичного назначения с близкими технико-экономическими характеристиками. Отсутствие опыта такого рода затрудняет создание гидроприводов с максимально высокими показателями качества. В этом случае целесообразно применять методику выявления оптимального варианта проектируемого гидропривода. Её основные этапы включают:

* расчет требуемых расходов жидкости в гидроприводе при различном рабочем давлении;

* определение максимального и минимального возможного расхода жидкости при различном рабочем давлении;

* определение интервала допустимых рабочих давлений проектируемого гидропривода;

* подбор насосов на различное рабочее давление;

* выбор оптимального варианта исполнения гидропривода;

* определение основных параметров проектируемого привода.

2. Выбор функциональной схемы автоматизированных гидроприводов подъемной техники

Схемы с одноступенчатыми гидродомкратами прямого действия. Схема (рис. 83) предназначена для вывешивания тяжелой платформы на четырех одноступенчатых гидродомкратах 10.

Насосная установка привода включает маслобак 1, фильтр-отстойник 3, два насоса 4, приводимые в действие от одного электродвигателя, фильтр тонкой очистки 6 и предохранительный клапан 8. Кроме того, во всасывающей магистрали предусмотрен запорный вентиль 2, а в напорной -- обратный клапан 5.

Вентиль 2 служит для запирания рабочей жидкости в маслобаке при переборке фильтра-отстойника, а также при демонтаже всасывающей магистрали. Обратный клапан 5 исключает возможность перетекания жидкости от гидродомкратов к насосам.

Реверсирование привода осуществляется с помощью двух позиционного крана 7 с электромагнитным управлением и ручным дублированием.

В исходном (нерабочем) положении кран 7 находится в правой позиции, сообщая напорную магистраль с рабочими полостями домкратов.

Прямой ход гидродомкратов обеспечивается включением в работу насосов 4. При этом жидкость нагнетается в гидродомкраты через обратный клапан 5, фильтр 6, кран 7 и односторонние дроссели 0, которые в данном случае практически не оказывают сопротивления проходу жидкости через них.

При полном выдвижении гидродомкратов жидкость от насосов будет сливаться в бак 1 через предохранительный клапан 8, настройка которого определяет величину максимального давления в системе.

При выключении насосов рабочие полости домкратов запираются обратным клапаном 5 и предохранительным клапаном 8.

Для совершения обратного хода кран 7 переключается в левую позицию. При этом жидкость из домкратов через дроссели 9 и кран 7 под действием внешней нагрузки вытесняется в маслобак 1. Скорость опускания v0 определяется перепадом давления р на дросселях 9, рабочей площадью домкратов и проходным сечением дросселей 9.

Схемы с одноступенчатым гидродомкратом двойного действия. Схема на рис. 85 предназначена для приведения в действие двух одноступенчатых гидродомкратов 15 механизма изменения вылета грузовой стрелы крана грузоподъемностью 10 т.

Насос 3 постоянной производительности приводится во вращение от двигателя тягача через коробку отбора мощности. Управление работой привода осуществляется с помощью трехпозиционного распределителя 6 с ручным управлением.

Предохранение системы от ненормального повышения давления обеспечивается с помощью предохранительного клапана 5 с серводействием, который конструктивно выполнен в общем корпусе с распределителем 6. Клапан регулируется на давление 130 кГ/см2.

Гидропривод имеет дроссельное регулирование, осуществляемое с помощью регулятора расхода 4 (при прямом ходе) и гидропанели 8 (при обратном ходе). Регулятор 4 представляет собой дроссель с регулятором типа Г55-2 и включен в ответвление от напорной магистрали. Гидропанель 8 состоит из дросселя с регулятором и обратного клапана, которые включены в напорную магистраль параллельно.

Управление регулятором 4 осуществляется с помощью педали, а гидропанелью -- вручную.

Надежное фиксирование положения гидродомкратов под нагрузкой обеспечивается односторонними гидравлическими замками 13.

В исходном состоянии системы распределитель 6 находится в средней позиции, а регулятор расхода 4 полностью открыт под действием пружины.

Схемы с многоступенчатыми гидродомкратами прямого действия. Схема на рис. 87 предназначена для приведения в действие телескопического гидродомкрата 9 прямого действия.

Для регулирования скорости движения домкрата используется вентиль управления 5, состоящий из пружинного клапана 6 и жесткого запорного клапана 7.

Поджатие пружины клапана 6 изменяется вручную с помощью штурвала, а открытие и закрытие клапана 7 с помощью маховичка.

В исходном положении поджатие пружины клапана 8 должно быть наименьшим, для чего штурвал вентиля управления поворачивается против часовой стрелки до отказа; клапан 7 открывается.

После включения насоса вся рабочая жидкость из напорной магистрали через пружинный клапан переливается в маслобак /. Давление в системе при этом невелико и недостаточно для преодоления внешней нагрузки, действующей па гидродомкрат; поэтому последний не выдвигается. Для обеспечения выдвижения домкрата штурвал вентиля управления поворачивается по часовой стрелке. При этом поджатие клапана 6 увеличивается и соответственно возрастает давление в напорной магистрали. При достижении давлением потребной величины гидродомкрат начинает выдвигаться. Жидкость поступает в гидродомкрат через клапан 7 и предохранительный клапан 8. Часть жидкости, нагнетаемой насосом, через пружинный клапан 6 переливается на слив. Расход жидкости через клапан 6 зависит от поджатия пружины и регулируется вращением штурвала вентиля управления.

Фиксирование домкрата в выдвинутом положении обеспечивается клапаном 7.

Обратный ход совершается под действием внешней нагрузки, при этом жидкость из гидродомкрата вытесняется в маслобак 1 через клапаны 8, 7 и 6. Скорость регулируется, как и при прямом ходе, путем изменения усилия поджатия пружины клапана 6.

Предохранительный клапан 8 служит для ограничения скорости обратного хода домкрата. При превышении допустимой скорости (по вине оператора либо при обрыве трубопровода на участке клапан 8 -- вентиль 5) клапан закрывается под действием перепада в седле клапана и удерживается в закрытом положении давлением. В этом случае жидкость перетекает через дроссельные отверстия в клапане 8 и скорость движения резко уменьшается. Для возврата клапана 8 в исходное положение необходимо увеличить поджатие пружины клапана 6. При выравнивании давлении в полостях перед и за клапаном 8 последний открывается под действием собственной пружины.

Схемы с многоступенчатыми гидродомкратами двойного действия. Схема на рис 89. предназначена для раздельного привода телескопического 21 и одноступенчатого 19 гидродомкратов.

Нерегулируемый эксцентриковый насос 4 приводится во вращение электродвигателем 5.

Управление работой домкрата 21 осуществляется с помощью трехпозиционного распределителя 10.

В исходном положении распределитель 10 находится в средней (нейтральной) позиции. Камеры домкрата 21 запираются клапанами; перепускным 11 и предохранительным 28.

Для прямого хода распределитель 10 включается в левую позицию. Жидкость от насоса поступает в камеру Прямого давлении домкрата 21 через фильтр 6, распределитель, перепускной клапан 11 и односторонний дроссель 20. При выдвижении цилиндра с камерой противодавления жидкость вытесняется из нее в маслобак 1 через дроссель 22 и предохранительный клапан 23.

При обратном ходе гидродомкрата 21 распределитель 10 включается в правую позицию. Жидкость от насоса поступает в камеру противодавления через фильтр 6, распределитель 10, перепускной клапан 11 и односторонний дроссель 22. Из камеры прямого давления жидкость вытесняется на слив через дроссель 20, клапан 11 и распределитель 10. При этом клапан 11 открывается и удерживается в открытом положении под действием противодавления.

После того как внутренний цилиндр (с камерой противодавления) полностью опустится, жидкость из напорной магистрали переливается в маслобак через предохранительный клапан. Дальнейшее опускание домкрата совершается под действием внешней сжимающей нагрузки.

Часть жидкости, нагнетаемой насосом, может сливаться в маслобак через регулятор расхода 13 и обратный клапан 14, управляемый механически от кулачка. При срабатывании клапана 14 расход жидкости в напорной линии уменьшается и соответственно уменьшается скорость движения домкрата. Такой перелив жидкости используется для ступенчатого регулирования скорости прямого хода, а также при обратном ходе внутреннего цилиндра.

Скорость опускания цилиндров без камеры противодавления определяется величинами прямого давления и проходного сечения дросселя 20.

Управление работой домкрата 19 осуществляется распределителем 17.

Схемы с гидроопорами. Схема на рис. 100 предназначена для приведения в действие гидравлических опор грузоподъемных машин.



В схеме используется нерегулируемый насос 5, приводимый в движение двигателем 4.

Требуемый расход рабочей жидкости в напорной магистрали устанавливается регулятором расхода 10, включенным в ответвление.

Защита системы от перегрузок обеспечивается предохранительным клапаном 9.

Ручной насос 7 служит для обеспечения работы привода при неисправностях основного насоса или приводного двигателя.

Опоры состоят из гидровинтовых опор 16 и 17 и цилиндров 15 и 18 горизонтального перемещения.

Управление работой опор производится вручную с помощью двух распределительных кранов 11 и 13, а работой цилиндров горизонтального перемещения -- краном 12.

Вывешивание и горизонтирование агрегатов производится путем последовательного включения опор 16 и 17. Одновременное включение опор возможно лишь при выдвижении их до упора в грунт и при втягивании после отрыва от грунта.

Для работы на подъем распределительные краны 11 и 13 переключаются в левую позицию. Жидкость от насоса 5 поступает в верхние полости опор 16 и 17 через обратный клапан 6, вен тиль 8, распределительные краны 13 и 11 и односторонние дроссели 14 и 19 соответственно. Из нижних полостей опор жидкость вытесняется в маслобак / через распределительные краны и обратный клапан 20. По окончании горизонтирования положение опор фиксируется упорными винтами.

Перед опусканием опор винтовые упоры разгружают путем включения привода на подъем. Затем винтовые упоры вывинчивают в исходное положение.

Для работы па опускание краны 11 и 13 включаются в правую позицию. Жидкость от насоса 5 поступает в нижние полости опор, а из верхних полостей вытесняется на слив через дроссели 14 и 19.

Скорость опускания определяется величиной проходного сечения дросселей 14 и 19 и давлением в верхних полостях гидроопор. Скорость подъема гидроопор зависит от настройки регулятора расхода 10, через который часть жидкости сливается в маслобак.

Цилиндры горизонтального перемещения 15 и 18 управляются с помощью распределительного крана 12. Для перемещения влево кран 12 включается в левую позицию, а для перемещения вправо -- в правую.

Схемы приводов вращательного действия. Схема на рис. 103 предназначена для привода в действие гидромотора 7 грузовой лебедки крана грузоподъемностью 10 т.



Насос 2 постоянной производительности приводится в действие от двигателя тягача через коробку отбора мощности.

При нейтральном положении распределителя 5 магистрали гидромотора 7 перекрыты, а управляющая магистраль тормозных цилиндров и напорная магистраль насоса 2 сообщаются с маслобаком 1 через распределитель 5 и фильтр 10. Под действием пружин тормозные шкивы 8, а следовательно, и гидромотор 7 будут заторможены.

При включении насоса 2 и нейтральном (закрытом) положении распределителя жидкость перекачивается в маслобак через распределитель, а также через нормально открытый регулятор расхода 3 и фильтр 10.

Для включения привода на подъем груза распределитель 5 вручную переключают в верхнюю позицию. Затем с помощью педали частично перекрывается регулятор расхода 3 и устанавливается требуемая скорость движения.

Одновременно жидкость из распределителя 5 под давлением поступает в тормозные цилиндры 9 и обеспечивает растормаживай не гидромотора. Из гидромотора рабочая жидкость сливается через распределитель и фильтр 10.

Для опускания груза распределитель 5 переключается в нижнюю позицию. Жидкость от насоса через распределитель поступает непосредственно в гидромотор, откуда -- направляется на слив через регулятор расхода гидропанели 6.

Регулятор расхода служит для ограничения скорости опускания груза. Наличие регулятора обеспечивает подпор на выходе из гидромотора, необходимый для предотвращения раскручивания последнего под действием веса груза. Регулятор можно вручную устанавливать на больший или меньший расход. Больший расход обычно устанавливается с целью увеличения скорости опускания крюка без груза.

Растормаживай не гидромотора при опускании обеспечивается так же, как и при подъеме.

Регулятор расхода 3 при опускании должен регулироваться так, чтобы обеспечить достаточное давление в тормозных цилиндрах и на входе в гидромотор.

Максимальное давление в системе ограничивается предохранительным клапаном 4 (с сервоуправлением), который настраивается на срабатывание при 130 кПсм2.

3. Выбор рабочей жидкости автоматизированных гидроприводов подъемной техники

автоматизированный гидропривод подъемный техника

Рабочая жидкость, используемая в гидравлических приводах тяжелых грузоподъемных машин и самоходных агрегатов, должна обладать следующими свойствами:

- химическая нейтральность к металлам и неметаллам, т. е. жидкость не должна вызывать коррозии механизмов, трубопроводов и их соединений и разрушать уплотнения при длительном нахождении ее в гидроприводе;

- малое изменение вязкости в большом диапазоне температур (от --60° до +90° С) и рабочих давлений (до 350 кПсм2). Жидкость должна иметь хорошую текучесть при низких температурах окружающей среды, чтобы не вызывать излишне больших гидравлических потерь в магистралях и быть достаточно вязкой при высоких температурах во избежание больших утечек через зазоры, щели и уплотнения, снижающих к. п. д. привода;

- достаточная морозостойкость, т. е. незамерзание при сильном морозе (--60° С) и отсутствие необходимости длительного дополнительного подогрева жидкости перед работой механизмов гидропривода;

- хорошие смазывающие свойства и сохранение их при высоких перепадах рабочего давления и продолжительном его действии, что содействует уменьшению износа трущихся деталей гидропривода;

- огнестойкость (негорючесть), т. е. высокая температура вспышки и взрывобезопасность в пожарном отношении;

- отсутствие механических примесей, засоряющих механизмы, не поглощение большого количества воздуха и отсутствие мыло-образующих жиров, с тем чтобы при работе не создавались воздушные подушки и сильное пенообразование;

- высокая температура кипения и парообразования с целью исключения появления толчков в гидроприводе при высоких температурах;

- нетоксичность жидкости, ее паров и продуктов окисления, а также отсутствие неприятного запаха;

- дешевизна и доступность в производстве;

- длительное сохранение физико-химических свойств при хранении и эксплуатации.

В качестве рабочей жидкости в гидравлических приводах применяются: минеральные масла в чистом виде; смеси масел с глицерином, керосином и спиртом в различной концентрации; эмульсин масел с водой и специальные жидкости, основанные на кремнийорганических соединениях 130].

В гидравлических приводах тяжелых грузоподъемных машин и агрегатов находят применение минеральные масла высокой очистки: гидравлические масла АГМ (ТУ МНП 457--53), АМГ-10 (ГОСТ 6794--53) и ГМ-50 (ВТУ 49- 59) и машинные минеральные масла -- индустриальное масло 20 (ГОСТ 1707--51), веретенное масло АУ (ГОСТ 1642--50) и трансформаторное масло (ГОСТ 982-56).

В ряде случаев применяется гидротормозная нефтяная жидкость--масло ГТН (ГОСТ 8621-57) и кремниевополимерная жидкость МХП (ВТУ МХП 2416- 54).

Физические свойства жидкостей характеризуются: плотностью, вязкостью, сжимаемостью, растворимостью в ней воздуха и пенообразованием, объемным расширением и смазывающими качествами.

Пенообразование рабочей жидкости с выделением пузырьков воздуха появляется при понижении давления в какой-либо точке гидросистемы или при засасывании воздуха в систему через негерметические стыки.

Попадание воды в масло (в количестве даже менее 0,1%) способствует вспениванию. Сжимаемость вспененной жидкости резко увеличивается, плотность ее падает; интенсивность окисления вспененных масел повышается, а смазывающие свойства их ухудшаются. Все это ведет к нарушению плавности движения и возникновению шума в гидроприводе. В насосах появляются гидравлические удары, их объемный к. п. д. падает.

Пенообразование рабочей жидкости в гидравлических следящих системах понижает устойчивость их работы. Минеральные масла обладают повышенным пенообразованием по сравнению со спирто-глицериновыми смесями и растительными маслами. Чем выше вязкость масла, тем больше его вспениваемость. Для уменьшения пенообразования и снижения стойкости пены применяется антипенная присадка ПМС-200А.

Смазывающие свойства жидкости, т. е. ее способность образовывать прочную пленку между трущимися поверхностями и снижать коэффициент трения, а следовательно, и износ трущихся деталей, определяются величиной нагрузки, разрушающей масляную пленку при сравнительных механических испытаниях жидкостей. Минеральные масла обладают лучшими смазывающими свойствами, а полисилоксановые жидкости -- худшими. Для увеличения вязкости и смазывающих свойств жидкости применяется специальная присадка -- полиизобутилен, а для замедления процесса окисления, выделения смол и разложения масел -- трибутилфосфат.

Смолы, выделяемые из масел (особенно индустриальных), осаждаются на поверхностях трубопроводов, золотников, дросселей и другой гидроаппаратуры» загрязняют ее, уменьшают проходные сечения, затрудняют взаимное перемещение регулирующих деталей и увеличивают их износ.

При выборе рабочей жидкости основное внимание следует обращать на соответствие ее вязкости требуемой эксплуатационной температуре, а также давлению в гидроприводе.

Важно выбрать для данного гидропривода жидкость с оптимальной вязкостью, ибо завышение вязкости ведет к увеличению потери давления и повышенному нагреву системы. Снижение вязкости приводит к увеличению утечек жидкости и перетечек ее (из полости повышенного давления в полость пониженного давления), а также затрудняет герметизацию стыков и подвижных уплотнении. При давлениях до 70 кПсм2 рекомендуемая вязкость рабочей жидкости (при температуре 50' С) составляет 20--36 ест, а при давлениях 70--200 кПсм2 60--110 ест.

При эксплуатации жидкости в гидроприводах подъемно-транспортных машин следует придерживаться следующих правил:

- предохранять жидкость от загрязнения пылью, стружкой, ветошью и другими механическими примесями, для чего строго следить за чистотой заправочного инвентаря и резервуаров, фильтровать жидкость перед заливкой в гидросистему, не заливать остатки и осадок со дна тары, не смешивать в одной таре свежую и бывшую в употреблении жидкости; уплотнять или надежно прикрывать резервуары, маслосборники и другие полости, содержащие жидкость;

- очищать от грязи и окалины трубопроводы и арматуру при монтаже и промывать их рабочей жидкостью;

- предохранять жидкость в резервуаре гидросистемы от смешивания с водой, эмульсией и другими технологическими жидкостями. Утечки из гидросистемы, смешивающиеся с посторонними жидкостями, в резервуар не возвращать;

- периодически проверять вязкость жидкости при одной и той же температуре и при изменении вязкости более чем на 20--25% жидкость заменять;

- менять рабочую жидкость в установленные сроки.

Основная функция рабочей жидкости в гидроприводе - быть энергоносителем, устанавливающим связь между насосом и гидродвигателем. Кроме того, она обеспечивает охлаждение пар трения и отвод от них тепла и продуктов износа, а также смазку подвижных частей элементов гидроаппаратуры и предохранения их от коррозии.

Рабочие жидкости, применяемые в гидроприводах, подразделяют на четыре типа: нефтяные (минеральные масла), синтетические, водополимерные и эмульсионные.

Нефтяные жидкости - продукт переработки нефти. Они являются смесью различных индивидуальных углеводородов, для улучшения свойств которых дополнительно вводятся присадки-ингибиторы. Наиболее распространены следующие виды присадок: противоизносные и антифрикционные -- соответственно для уменьшения износа и снижения коэффициента трения; противоокислительные -- для повышения устойчивости жидкости к действию кислорода воздуха и удлинения сроков ее замены; антикоррозионные -- для устранения коррозии внутренних поверхностей гидроустройств и гидролиний; депрессоры -- для понижения температуры застывания и улучшения вязкостно-температурных свойств.

Основу синтетических жидкостей составляют продукты химических реакций (диэфиры, силоксаны, фосфаты и др.). Как правило, они негорючи, стойки к окислению, имеют низкую температуру застывания, обладают стабильностью вязкостно-температурных характеристик в широком диапазоне температур. Однако каждая из синтетических жидкостей имеет тот или иной индивидуальный недостаток, например высокую текучесть, токсичность, плохую смазывающую способность, несовместимость с резиновыми уплотнениями и др.

Водополимерные жидкости - водные растворы различных полимеров (глицерин, полиэтиленгликоль и др.), содержащие до 55 % воды.

Эмульсионные рабочие жидкости разделяются на водомасляные и масловодяные. Водомасляные жидкости - эмульсии типа «масло в воде», представляющие собой механические смеси воды и нефтяных жидкостей (не более 20 %). Их применяют в гидроприводах, работающих в пожарно- и взрывоопасных условиях, а также при необходимости использования больших количеств рабочей жидкости. Недостатком водомасляных эмульсий является плохая смазывающая способность и малый диапазон рабочих температур (от +5 до +55 °С).

Масловодяные жидкости - эмульсии типа «вода в масле», представляющие механическую смесь нефтяной жидкости и воды (до 40 %).

Пригодные для использования в гидросистемах рабочие жидкости должны обладать:

* хорошими смазывающими свойствами;

* минимальной зависимостью вязкости от температуры в возможном диапазоне рабочих температур эксплуатации гидропривода;

* нейтральностью к применяемым материалам, в частности к резиновым уплотнениям;

* высокой механической стойкостью, устойчивостью к окислению и длительным срокам службы;

* высокими объемным модулем упругости, коэффициентами теплопроводности и удельной теплоемкости, малым коэффициентом теплового расширения;

* низкой стоимостью и доступностью.

Комплекс перечисленных требований очень широк, поэтому подобрать рабочую жидкость, которая бы наилучшим образом удовлетворяла им всем одновременно, практически невозможно. В наибольшей степени этим требованиям соответствуют нефтяные и синтетические жидкости на кремнийорганической основе (силиконовые). Выбор конкретной марки рабочей жидкости проектируемого гидропривода определяется диапазоном рабочих температур при эксплуатации, давлением в гидросистеме, скоростями движения выходных звеньев гидродвигателей, применяемыми конструкционными материалами и материалами уплотнений, особенностями эксплуатации.

Размещено на Allbest.ru