Основы гидравлики

3. На выходе из насадка струя заполняет все сечение (=3...4d), поэтому = 1.

4. Распределение давления в сечении 2-2 подчиняется гидростатическому закону:

.

5. Коэффициент Кориолиса = 1

(4.23)

Из анализа уравнения (4.23), в соответствии с расчетной схемой, имеем:

;

,

где - потери напора на участке пренебрежительно малы;

- потери напора на входе до сжатого сечения;

- потери напора на расширение струи (по теореме Борда).

На основе анализа уравнения Бернулли имеем:



(4.24)

Применяя уравнение расхода для сжатого и выходного сечений и исключая v_с из уравнения (4.24), получим

;

.

Отсюда

, (4.25)

где - коэффициент скорости. При получим = 0,82.

Общий коэффициент сопротивления для насадка

.

Определим расход из уравнения неразрывности (расхода):



.

Учитывая, что , получим .

Обозначая и считая, что ₂ = , получим

, (4.26)

где - коэффициент расхода

Так как для насадка = 1, то = = 0,82.

Сравнивая коэффициенты расхода и скорости для насадка и отверстия в тонкой стенке, видим, что насадок увеличивает расход и уменьшает скорость истечения.

Действительно, для больших значений Rе отношения то есть расход через насадок увеличивается более чем на 35% по сравнению со скоростью истечения из отверстия.

25. Зависимость коэффициентов истечения от числа Рейнольдса

Полученные выше значения коэффициентов истечения для отверстий и насадков различной формы справедливы для условий, когда влияние вязкости жидкости на истечение не проявляет себя в заметной степени. При числе Rе₀ > 100000 влияние вязкости можно не учитывать:



.

При Rе₀ > 300000 (практически остается неизменным. Коэффициент истечения зависит от числа Rе при истечении воды и других маловязких жидкостей из отверстий малого диаметра. Изменение коэффициента расхода от числа Рейнольдса необходимо учитывать при определении времени опорожнения сосудов. При малых значениях Rе < 10 время опорожнения определяется:

.

Для определения значений при применяется эмпирическая формула

,

Из графика видно, что при Re_н и 0,813, что незначительно отличается от = 0,82 для цилиндрического насадка.



Размещено на http://www.allbest.ru/

На графике кривая 1 -истечения из отверстия в тонкой стенке, а 2 - из цилиндрического насадка при . Следует, что при Re_н < 1000 применение насадка уменьшает коэффициент расхода по сравнению с истечением из отверстия при одинаковых d.

26. Вакуум в цилиндрическом насадке

Определим вакуум в сжатом сечении по формуле

,

где р_абс - абсолютное давление в данной точке.

Запишем уравнение Бернулли для сечений 1-1 и С-С (см. рис. 4.5, билет 24):

;



здесь z₁ = H;

;

0;

0;

.

Тогда

.

Отсюда

. (4.30)

Выразим а

Или .(4.31)

Подставляя уравнение (4.29) в выражение (4.28), получим

. (4.32)

Принимая получим

.

Из этой формулы можно определить предельное значение напора Н. Так как максимальный вакуум равен при , то .

Если принять предельное значение вакуума равным 10 м, то м.

Однако в действительности, вследствие вскипания жидкости и нарушения из-за этого сплошности течения струи жидкости, нормальная работа насадка нарушается раньше, а именно: при h = 7 м. Отсюда реальным предельным напором будет напор м, а не 13,33.

27-28. Основные понятия и элементы объемного гидропривода

Гидроприводы делятся на объёмные гидроприводы и гидродинамические передачи. Объемный гидропривод -- это гидропривод, в котором используются объемные гидромашины. Принцип действия объемного гидропривода основан на практической несжимаемости рабочей жидкости и на ее свойстве передавать давление по всем направлениям в соответствии с законом Паскаля. Рассмотрим работу простейшего объемного гидропривода на рис. 1.

Он состоит из гидроцилиндров 1 и 2, расположенных вертикально. Нижние полости в них заполнены жидкостью и соединены трубопроводом. Пусть поршень гидроцилиндра 1, имеющий площадь S1, под действием внешней силы F1 перемещается вниз с некоторой скоростью V1 При этом в жидкости создается давление P = F1/S1. Если пренебречь потерями давления на движение жидкости в трубопроводе, то это давление передается жидкостью по закону Паскаля в гидроцилиндр 2 и на его поршне, имеющем площадь S2, создает силу, преодолевающую внешнюю нагрузку

F2 = P*S2.

Считая жидкость несжимаемой, можно утверждать, что количество жидкости, вытесняемое поршнем гидроцилиндра 1 (расход Q =V1*S1), поступает по трубопроводу в гидроцилиндр 2, поршень которого перемещается со скоростью V2=Q/S2, направленной вверх (против внешней нагрузки F2). Если пренебречь потерями энергии в элементах гидропривода, то можно утверждать следующее. Механическая мощность N1 = F1*V1, затрачиваемая внешним источником на перемещение поршня гидроцилиндра 1, воспринимается жидкостью, передается ею по трубопроводу и в гидроцилиндре 2 совершает полезную работу в единицу времени против внешней силы F2 со скоростью V2 (реализуется мощность N2 = F2*V2). Этот процесс можно представить в виде следующего уравнения мощностей:

N1=F1*V1=P*S1*V1=P*Q=P*S2*V2=F2*V2=N2

Таким образом, гидроцилиндр 1 в рассмотренном случае работает в режиме насоса, т, а гидроцилиндр 2 совершает обратное действие -- преобразует энергию потока жидкости в механическую работу, т.е. выполняет функцию гидродвигателя. На основании анализа работы этого простейшего объемного гидропривода, можно заключить, что реальный объемный гидропривод обязательно должен включать в себя следующие элементы или группы элементов:

энергопреобразователи -- устройства, обеспечивающие преобразование механической энергии в гидроприводе: гидромашины, гидроаккумуляторы и гидропреобразователи;

гидросеть -- совокупность устройств, обеспечивающих гидравлическую связь элементов гидропривода: рабочая жидкость, гидролинии, соединительная арматура и т.п.;

кондиционеры рабочей среды -- устройства для поддержания заданных качественных показателей состояния рабочей жидкости (чистота, температура и т.п.): фильтры, теплообменники и т.д.;

гидроаппараты -- устройства для изменения или поддержания заданных значений параметров потоков (давления, расхода и др.): гидродроссели, гидроклапаны и гидрораспределители.

По виду источника энергии жидкости объемные гидроприводы делятся на три типа:

1. Насосный гидропривод -- в нем источником энергии жидкости является объемный насос, входящий в состав гидропривода. По характеру циркуляции рабочей жидкости насосные гидроприводы разделяют на гидроприводы с разомкнутой циркуляцией жидкости и с замкнутой циркуляцией жидкости.

2. Аккумуляторный гидропривод -- в нем источником энергии жидкости является предварительно заряженный гидроаккумулятор. Такие гидроприводы используются в гидросистемах с кратковременным рабочим циклом или с ограниченным числом циклов.

3. Магистральный гидропривод -- в этом гидроприводе рабочая жидкость поступает в гидросистему из централизованной гидравлической магистрали с заданным располагаемым напором (энергией).

Гидроприводы подразделяются также по виду движения выходного звена.

Выходным звеном гидропривода считается выходное звено гидродвигателя, совершающее полезную работу. По этому признаку выделяют следующие объемные гидроприводы:

поступательного движения -- в них выходное звено совершает возвратно-поступательное движение;

вращательного движения -- в них выходное звено совершает вращательное движение;

поворотного движения -- в них выходное звено совершает ограниченное (до 360°) возвратно-поворотное движение (применяются крайне редко).

Если в гидроприводе имеется возможность изменять только направление движения выходного звена, то такой гидропривод называется нерегулируемым. Если в гидроприводе имеется возможность изменять скорость выходного звена как по направлению, так и по величине, то такой гидропривод называется регулируемым.

29. Основные преимущества и недостатки объемного гидропривода

Регулируемые объемные гидроприводы широко используются в качестве приводов дорожных, строительных, транспортных, подъёмных и сельскохозяйственных машин, станков, прокатных станов, прессового и т. п. Основные преимущества:

1. Высокая удельная мощность гидропривода, т. е. передаваемая мощность, приходящаяся на единицу суммарного веса элементов. Этот параметр у гидравлических приводов в 3...5 раз выше, чем у электрических.

2. Относительно просто обеспечивается возможность бесступенчатого регулирования скорости выходного звена гидропривода в широком диапазоне.

3. Высокое быстродействие гидропривода. Операции пуска, реверса и останова выполняются гидроприводом значительно быстрее, чем другими приводами. Это обусловлено малым моментом инерции исполнительного органа.

4. Высокий коэффициент усиления гидроусилителей по мощности, значение которого достигает = 10^5.

5. Сравнительная простота осуществления технологических операций при заданном режиме, а также возможность простого и надежного предохранения приводящего двигателя и элементов гидропривода от перегрузок.

6. Простота преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное.

7. Свобода компоновки агрегатов гидропривода.

8. К гидравлическому приводу можно подключать любое гидравлическое оборудование: отбойные молотки, дисковые пилы, различные ковши и захваты.

9. Слабое воздействие вибрации на руки.

Недостатки обусловлены в основном свойствами рабочей среды (жидкости).

Отметим основные из этих недостатков:

1. Сравнительно невысокий КПД гидропривода и большие потери энергии при ее передаче на большие расстояния.

2. Зависимость характеристик гидропривода от условий эксплуатации (температура, давление).

3. Чувствительность к загрязнению рабочей жидкости и необходимость достаточно высокой культуры обслуживания.

4. Снижение КПД и ухудшение характеристик гидропривода по мере выработки им или его элементами эксплуатационного ресурса

Таким образом, гидравлические приводы имеют, с одной стороны, неоспоримые преимущества по сравнению с другими типами приводов, а с другой стороны -- некоторые недостатки.

30. Основные параметры гидрооборудования

Номинальное давление, расход жидкости, условный проход и вместимость.

ГОСТ 12445 номинальное давление выбирают из ряда: 0,1;

0,16;0,25;0,4;0,63;1;1,6;2,5;4;6,3;10;12,5;16; 20;25;32;40;50;63;80; 100;125;160;200;250.

Максимальное давление Pмах соответствует наибольшему рабочему давлению допускаемое для гиброоборудования.

Пиковое давление - мах давление, коротковременно возникающее при создании мгновенного сопротивления потока.

Номинальный рабочий объем - основной параметр гидронасоса и гидромотора. Выбирают по международному стандарту.

Номинальный расход ГОСТ 13825

Условные расходы ГОСТ 15516

Номинальная вместимость среды ГОСТ 12448

Требования к гидрооборудованию

В связи со специфическими режимами и условиями эксплуатации строительных, дорожных, коммунальных и других мобильных машин к гидрооборудованию предъявляются следующие требования:

1)стойкость против вибрации, защищенность от пыли, приспособленность к работе в широком диапазоне изменения температур окружающего воздуха:

2) уменьшение габаритных размеров, массы, подачи насосных установок, емкости гидросистемы, баков и расхода рабочей жидкости за счет повышения давления в гидросистемах:

3) использование при эксплуатации не более двух сортов рабочих жидкостей на нефтяной основе, совместимых с резинотехническими, полимерными и другими изделиями;

4) обеспечение раздельного и суммарного изменения рабочего объема гидромашин с регуляторами дискретного и непрерывного действия, управляемыми автоматически в зависимости от внешней нагрузки или машинистом-оператором с помощью блоков гидравлического или электрогидравлического управления; увеличение технического ресурса гидрооборудования путем:

5) приспособленность к техническому обслуживанию, включая применение средств технического диагностирования для определения параметров технического состояния и режимов нагружения объемного гидропривода непосредственно в условиях эксплуатации мобильных машин.

Все резьбовые соединения должны иметь надежную фиксацию, исключающую самопроизвольное отвинчивание или нарушение регулирования гидравлического оборудования.

31. Рабочие жидкости гидропривода

Рабочая жидкость в гидроприводе служит для передачи энергии от входного звена (вала насоса) к выходному (валу гидродвигателя). Она является смазывающей и антикоррозионной средой и выполняет еще ряд важных функций, определяющих эксплуатационные свойства и технико-экономические показатели гидропривода. При выборе и применении рабочей жидкости следует учитывать ее эксплуатационные свойства, которыезависят от многих факторов. К рабочим жидкостям, предназначенным для гидроприводов мобильных машин, эксплуатируемых на открытом воздухе, предъявляются следующие основные требования. Рабочая жидкость должна обладать хорошими смазывающими и антикоррозионными свойствами по отношению к стали, чугуну, бронзе и алюминиевым сплавам; высокой противопенной стойкостью, исключающей образование воздушно-масляной суспензии и отложение смолистых осадков, вызывающих облитерацию проходных капиллярных каналов и дроссельных щелей в гидрооборудовании; термической и гидролитической стабильностью в процессе эксплуатации и хранения.

Для обеспечения работоспособности насосов в районах с холодным климатом рабочая жидкость должна иметь температуру застывания на 10--15 °С ниже возможной рабочей температуры, вязкость.при плюс 50 °С -- не менее 10 мм2/с, при минус 40 °С -- не более 1500 мм2/с, а также широкий температурный предел применения по условию прокачиваемости насосами различных типов. Лучшей принято считать такую рабочую жидкость, вязкость которой мало изменяется при изменении температуры.

Рабочая жидкость должна обеспечивать устойчивую работу насосов, постоянство режима гидропривода и сохранять смазочные свойства; должны быть исключены чрезмерные утечки при высоких температурах и чрезмерные потери давления при низких температурах. Рабочие жидкости не должны разрушаться, портиться и оказывать вредное воздействие на элементы гидропривода, т. е. должны быть совместимы с материалами гидросистемы, а при замене не должны вступать во взаимодействие с заменяемой жидкостью. В гидросистемах лесозаготовительных, строительных, дорожных, мелиоративных, коммунальных и других мобильных машин в качестве рабочих жидкостей применяют масла на нефтяной основе. Они обладают рядом положительных качеств, наиболее важными из которых следует считать доступность их получения и невысокую стоимость. Для улучшения эксплуатационных свойств в состав рабочих жидкостей вводят присадки. При выборе рабочих жидкостей следует принимать во внимание их наиболее важные свойства: плотность, вязкость, смазывающую способность, антиокислительные, антикоррозионные, антипенные свойства, совместимость с компонентами гидросистемы, физическую и химическую стабильность в процессе эксплуатации и хранения.

32. Назначение, классификация насосов и гидромоторов. Основные определения и обозначения гидромашин

Наименование Обозначение 1. Насос нерегулируемый: - с нереверсивным потоком - с реверсивным потоком 2. Насос регулируемый: - с нереверсивным потоком - с реверсивным потоком

Назначение и классификация насосов и гидромоторов

К объемным гидромашинам относятся насосы и насосы-моторы, рабочий процесс которых основан на попеременном заполнении рабочей камеры рабочей жидкостью и вытеснении ее из рабочей камеры. Под рабочей камерой принято понимать емкость, ограниченную рабочими поверхностями деталей гидромашины, периодически изменяющую свой объем и попеременно сообщающуюся с каналами, подводящими и отводящими рабочую жидкость.

Насос предназначен для преобразования механической энергии приводного двигателя в энергию потока рабочей жидкости.

В гидроприводах мобильных машин применяют роторно-вращательные и роторно-поступательные насосы, которые по виду рабочих органов разделяют на шестеренные, шиберные (пластинчатые) и поршневые. По углу ротора с рабочими органами различают радиальные и аксиальные роторно-поршневые насосы. По механизму передачи движения радиально-поршневые насосы классифицируют на кулачковые и кривошипные, а аксиально-поршневые -- с наклонным блоком и с наклонным диском.

Роторные насосы могут быть выполнены с нерегулируемым и регулируемым рабочим объемом и предназначены для работы как в режиме объемного насоса, так и в режиме объемного гидромотора (насоса-мотора) с реверсивным, нереверсивным направлениями вращения и с постоянным и реверсивным направлениями потока.

В объемных гидроприводах мобильных машин широко применяют обратимые аксиально-поршневые насосы, предназначенные для использования как в режиме насоса, так и в режиме гидромотора.

Гидромотор служит для преобразования энергии потока рабочей жидкости, развиваемой насосом, в энергию вращения выходного вала, чтобы привести в действие исполнительный механизм машины.

Роторные гидромоторы классифицируют по конструкции рабочей камеры на шестеренные, коловратные, винтовые, шиберные и поршневые, обладающие принципиальной обратимостью. По числу рабочих циклов в каждой рабочей камере за один оборот выходного вала гидромоторы разделяют на однократного (одноходовые) или многократного (многоходовые) действия. В гидроприводах мобильных машин наиболее часто применяют реверсивные по направлению вращения аксиально-поршневые и радиально-поршневые гидромоторы с нерегулируемым и реже с регулируемым рабочим объемом.

Насосами и гидромоторами с регулируемым рабочим объемом в отечественных мобильных машинах с гидроприводом служат лишь аксиально-поршневые, обеспечивающие бесступенчатое регулирование частоты вращения исполнительных механизмов с минимальными потерями энергии.



33. Основные параметры гидромашин. Гидроцилиндры

Гидравлическая машина (гидромашина) - энергетическая машина, предназначенная для преобразования механической энергии твердого тела в механическую энергию жидкости (или наоборот). Гидравлические машины - основной компонент гидроприводов. Наиболее распространенными разновидностями гидравлических машин является насосы и гидродвигатели.

Основные характеристики гидромашин

Подача насоса - это количество жидкости, нагнетаемой насосом за единицу времени. Употребляемой является объемная подача Q (м ? / с).

Напор насоса - полная удельная энергия, передаваемая насосом потоку жидкости. То есть это разница полных удельных энергий потока (полных напоров) на выходе и входе насоса. Напор может быть вычислен по формуле:

,

Где - Перепад давления на насосе, (Па);

- плотность (удельная масса жидкости), (кг / м ?);

g - ускорение свободного падения.

Основным параметром объемной гидромашины является рабочий объем, что соответствует изменению объема рабочих камер в течение одного цикла работы гидромашины. Рабочий объем - это суммарная разница наибольшего и наименьшего значений объема рабочих камер гидромашины за один оборот или двойной ход рабочего органа.

Напор на гидродвигателе - это полная удельная энергия, поток жидкости передает рабочему органу гидродвигателя. Есть аналогично насоса, но поток энергии имеет противоположное направление. Поэтому для ее оценки может быть использована указанная выше формула, но перепад давления на гидродвигателе будет равна разности давлений на входе и выходе.

Полезной мощностью насоса является мощность на выходе, то есть гидравлическая мощность потока N _г, подсчитанная по формуле

N _г = H ? с ? g ? Q = Дp ? Q

Потребляемой мощностью насоса является механическая механическая мощность на его приводной звене (вала), что может быть вычислена по

N _м = М ? щ,

Где M - крутящий момент на валу насоса (Нм);

щ - угловая скорость вала насоса (с ^-1).

Тогда его коэффициент полезного действия определяется соотношением з _н = N _г / N _м

На гидродвигателе поток энергии имеет противоположный по сравнению с насосом направление. Поэтому для него полезна механическая мощность на выходном звене (вала) а потребляемой - гидравлическая мощность потока ридинмы. К.к.д гидравлического двигателя определяется соотношением: з _д = N _м / N _г.

Следует отметить, что для характеристики энергетических потерь в гидромашинах кроме общего к.к.д, определяемый выше записанными выражениями вводят частные к.к.д:

з _в - объемный КПД, учитывающий потери объема жидкости на перетекание через щели и зазоры;

з _г - гидравлический к.к.д, учитывающий потери на вихреобразования и трения в потоке жидкости;

з _м - механический КПД, учитывающий потери на трение в подшипниках и других узлах трения.

При этом полный к.п.д. исчисляется как произведение частных КПД: з = з _в ? з _г ? з _м.

Если каким-то из видов потерь энергии пренебречь, то соответствующий

Гидроцилиндры. Гидроцилиндры являются простейшими гидродвигателями, которые применяются в качестве исполнительных механизмов гидроприводов различных машин и механизмов с поступательным движением выходного звена.

В гидроцилиндрах одностороннего действия движение выходного звена под действием потока рабочей жидкости осуществляется только в одном направлении. Движение в обратном направлении происходит под действием внешних сил, например под действием веса поднимаемого груза или пружины. Такие гидроцилиндры применяются в основном в грузоподъемных машинах. По конструкции гидроцилиндры одностороннего действия бывают:

а)поршневые, в которых выходным звеном является поршень со штоком,перемещающиеся относительно корпуса.

б)плунжерные, в которых выходным звеном является плунжер. Они наиболее просты по конструкции и технологии изготовления

в)телескопические, в которых выходным звеном являются несколько концентрически расположенных поршней или плунжеров, перемещающихся относительно друг друга.

В гидроцилиндрах двустороннего действия движение выходного звена в обоих направлениях осуществляется под действием потока рабочей жидкости. Такие гидроцилиндры наиболее широко применяются в гидроприводах станков и различных строительных машин. Они выполняются в двух вариантах:

поршневой гидроцилиндр с односторонним штоком, в котором шток находится только с одной стороны поршня;

2) поршневой гидроцилиндр с двусторонним штоком, в котором шток расположен по обе стороны поршня.

34. Регулирующие гидроаппараты

Гидроаппаратом называется устройство, предназначенное для изменения параметров потока рабочей жидкости (давления, расхода, направления движения) или для поддержания их заданного значения. Основным элементом всех гидроаппаратов является запорно-регулирующий орган -- подвижный элемент, при перемещении которого частично или полностью перекрывается проходное сечение гидроаппарата. В зависимости от конструкции запорно-регулирующего органа гидроаппараты бывают:

золотниковые-- запорно-регулирующим органом является золотник;

крановые-- запорно-регулирующий орган выполнен в виде крана;

клапанные-- запорно-регулирующий орган выполнен в виде клапана.

Гидродроссели.

Гидродроссель-- это регулирующий гидроаппарат неклапанного действия, представляющий специальное местное гидравлическое сопротивление, предназначенное для снижения давления (энергии) в потоке рабочей жидкости, проходящей через него.

По характеру приведенной функции дроссели делятся на линейные и нелинейные.

В линейных дросселях, или дросселях вязкостного сопротивления, потери давления определяются в основном трением жидкости в канале.

В нелинейных дросселях потери давления связаны с отрывом потока и вихреобразованием.

Напорныйгидроклапан-- регулирующий гидроаппарат, предназначенный для ограничения давления в подводимом к нему потоке рабочей жидкости. По назначению эти гидроклапаны делятся на предохранительные, которые предохраняют систему от давления, превышающего допустимое, и переливные, предназначенные для поддержания заданного уровня давления путем непрерывного слива рабочей жидкости во время работы.

Гидрораспределители.

Гидрораспределитель-- это гидроаппарат, предназначенный для изменения направления потока рабочей жидкости в двух или более гидролиниях в результате внешнего управляющего воздействия.

Крановые гидрораспределителиработают в основном от внешнего механического воздействия. Подвижным элементом (запорно-регулирующим органом) является цилиндрическая или коническая пробка, совершающая вращательное (поворотное) движение. Зазор между пробкой и корпусом выбирается таким, чтобы при требуемой герметичности обеспечивалась легкость хода рукоятки при повороте.

Недостатком крановых распределителей является необходимость уравновешивания пробки от статических сил давления, которые прижимают пробку к одной стороне, увеличивая силу трения и затрудняя поворот пробки вокруг оси.

Золотниковые гидрораспределителишироко применяются в гидроприводах во всех отраслях машиностроения. они уравновешены статическими силами давления,обладают малым трением, сравнительно просты по конструкции и наиболее пригодны для систем с автоматическим и дистанционным управлением. Изменение направления потока происходит за счет относительного перемещения золотника и гильзы.

35. Определение основных параметров объемного гидропривода и выбор гидрооборудования: Основные сведения. Объемное регулирование. Дроссельное регулирование. Тепловой режим гидропривода

Преимущества гидропривода с объемным регулированием.

В гидроприводах большой мощности, в которых энергетические показатели играют важную роль, применяют объемный способ регулирования скорости. Величина к. п. д. для гидроприводов с замкнутой циркуляцией достигает 0,65--0,7, а для гидроприводов с разомкнутой циркуляцией доходит до 0,75.

Нагрев рабочей жидкости в гидроприводах с объемным регулированием значительно меньше, чем при дроссельном регулировании, благодаря отсутствию дросселирования потока. При таком способе регулирования обеспечивается более плавное реверсирование и торможение гидродвигателя, чем при распределении потока с помощью гидрораспределителей. В гидроприводах с дроссельным регулированием реверс потока, как правило, вызывает в трубопроводах явление гидравлического удара.

Благодаря перечисленным преимуществам гидроприводы с объемным регулированием применяются во всех отраслях машиностроения в качестве приводов средней и большой мощности. Особенно широко применяют их сельскохозяйственных, подъемно-транспортных и дорожно-строительных машинах. Объемное регулирование скорости выходного звена гидропривода достигается изменением рабочего объема: насоса, гидродвигателя, насоса и гидродвигателя.

Регулирование с помощью изменения рабочего объема насоса. Регулирование с помощью изменения рабочего объема насоса может быть использовано в гидроприводах поступательного, поворотного и вращательного движений.

Изменение направления движения выходного звена гидропривода осуществляется благодаря реверсированию потока рабочей жидкости, подаваемой насосом (реверс подачи насоса). При этом необходимо вначале уменьшить подачу насоса до нуля, а затем увеличить ее, но в противоположном направлении. Напорная и сливная гидролменяются местами. гидростатика кинематика жидкость насос

При таком способе регулирования скорости усилие, развиваемое выходным звеном гидропривода, не зависит от скорости движения. В этом случае диапазон регулирования определяется объемным к. п. д. гидропривода, а также величиной максимальной подачи насоса, определяемой его рабочим объемом.

Регулирование с помощью изменения рабочего объема гидродвигателя. Регулирование с помощью изменения рабочего объема гидродвигателя применяется только в гидроприводах вращательного движения, где в качестве гидродвигателяиспользуется регулируемый гидромотор (рис.4б). В этом случае регулирование происходит при постоянной мощности, так как уменьшение рабочего объема гидродвигателя увеличивает скорость выходного звена гидропривода и соответственно уменьшает крутящий момент, развиваемый на выходном звене.

Недостатками системы срегулируемымгидродвигателем являются: ограниченная возможность применения, связанная с самоторможением гидромоторапри значительном уменьшении его рабочего объема, и сложность управления скоростью гидропривода, если гидродвигательрасположен далеко от оператора (необходимость дистанционного управления).

Регулирование с помощью изменения рабочих объемов насоса и гидродвигателя.Регулирование с помощью изменения рабочих объемов насоса и гидродвигателяиспользуется только в гидроприводах вращательного движения с регулируемымгидромотором в качестве гидродвигателя. Такой способ регулирования объединяет все достоинства и недостатки рассмотренных выше способов.

Такая система позволяет получить весьма большой диапазон регулирования, который равен произведению диапазонов регулирования насоса и гидромотора.

Гидропривод с дроссельным управлением скоростью. Дроссельный способ регулирования скорости гидропривода с нерегулируемым насосом основан на том, что часть жидкости, подаваемой насосом, отводится в сливную гидролинию и не совершает полезной работы. Простейшим регулятором скорости является регулируемый дроссель, который устанавливается в системе либо последовательно с гидродвигателем, либо в гидролинии управления параллельно гидродвигателю.

При параллельном включении дросселя (рис.3а) рабочая жидкость, подаваемая насосом, разделяется на два потока. Один поток проходит через гидродвигатель, другой --через регулируемый дроссель.

Последовательное включение дросселя осуществляется на входе в гидродвигатель, на выходе гидродвигателя, на входе и выходе гидродвигателя. При этом во всех трех случаях система регулирования скорости строится на принципе поддержания постоянного значенияна выходе нерегулируемого насоса за счет слива части рабочей жидкости через переливной клапан. Поэтому система дроссельного регулирования с последовательным включением дросселей получила название системы с постоянным давлением.

Гидропривод с дросселем на входе (рис.3б) допускает регулирование скорости только при отрицательной нагрузке. При положительной нагрузке, направленной по движению поршня, может произойти разрыв сплошности потока рабочей жидкости, особенно при закрытом дросселе, когда поршень продолжает движение под действием сил инерции.

Гидропривод с дросселем на выходе (рис.3в) допускает регулирование скорости гидродвигателя при знакопеременной нагрузке, так как при любом направлении действия силы F_Hизменению скорости препятствует сопротивление дросселя через который рабочая жидкость поступает из полости гидродвигателя на слив.

При установке дросселя на выходе в случае больших положительных нагрузок давление перед дросселем может превысить допустимый уровень. Поэтому для предохранения системы параллельно дросселю включают предохранительный клапан.



36-37. Расчет объемного гидропривода

В состав объемного гидропривода входят: приводящий двигатель (источник энергии), объемный гидродвигатель (исполнительный механизм), устройства управления (контрольно-регулирующая аппаратура) и вспомогательные устройства

Объемная гидропередача, являющаяся основой каждого гидропривода, состоит из объемного насоса (преобразователя механической энергии приводящего двигателя в энергию потока рабочей жидкости) и объемного гидродвигателя - преобразователя энергии потока рабочей жидкости в механическую энергию выходного звена (силового органа).

Устройства управления предназначены для управления потоком, то есть для поддержания заданного давления и расхода в гидросистеме, а 12 также изменения направления движения потока рабочей жидкости. К устройствам управления относятся:

? гидрораспределители, служащие для изменения направления движения потока рабочей жидкости, обеспечения требуемой последовательности включения в работу гидродвигателей, реверсирования движения их выходных звеньев и т.д.;

? регуляторы давления, предназначенные для регулирования давления рабочей жидкости в гидросистеме;

? регуляторы расхода (делители и сумматоры потоков, дроссели, направляющие клапаны), с помощью которых управляют потоком рабочей жидкости;

? гидравлические усилители, необходимые для управления работой насосов, гидродвигателей и предназначенные для усиления мощности сигнала управления.

Вспомогательные устройства обеспечивают надежную работу всех элементов гидропривода. К ним относятся: фильтры, уплотнители, гидравлические реле давления, демпферные устройства, гидробаки, гидроаккумуляторы.

Гидролинии предназначены для прохождения по ним рабочей жидкости в процессе работы гидропривода (трубы, рукава, каналы и соединения).

На рисунке 1.6 представлена принципиальная схема объемного гидропривода возвратно-поступательного движения, а на рисунке 1.7 - принципиальная схема гидропривода вращательного движения.

Система работает следующим образом. Рабочая жидкость из гидробака 1 по всасывающему трубопроводу 2 под действием разряжения, создаваемого насосом 3, всасывается в него и подается через гидрораспределитель 4 по напорной магистрали 5 в штоковую полость гидроцилиндра 6.

Под действием увеличивающегося объема жидкости поршень гидроцилиндра перемещается влево, увлекая шток и звенья связанного с ним механизма, и совершает работу. Рабочая жидкость из бесштоковой полости выжимается в сливную магистраль 7 и через фильтр 8 перетекает в бак. При наличии внешнего сопротивления в напорной магистрали и полости цилиндра в системе возникает давление. Для создания этого давления насосом «отсекается» часть жидкости и подается в напорную магистраль. При этом в системе возникает давление, которое носит пульсирующий характер при последовательной непрерывной подаче рабочей жидкости в систему. Для предохранения системы от перегрузок устанавливаются предохранительные клапаны 9.

На схеме (рисунок 1.6) показан распределитель в позиции a; в данном случае шток гидроцилиндра выдвигается. В позиции 0 - гидролинии заперты; шток гидроцилиндра неподвижен. В позиции b - шток гидроцилиндра втягивается

Представленный на рисунке 1.7 гидропривод вращательного движения отличается от схемы рисунок 1.6 лишь тем, что гидроцилиндр 6 заменен гидромотором, обеспечивающим вращательное движение силового органа.

38. Основные принципы проектирования гидропривода

Исходными данными для расчета гидропривода, выбора оптимальных размеров и типа гидравлических устройств являются:

? техническая характеристика и схема машины, для которой проектируется гидропривод;

? усилия (полезная нагрузка) или момент, которые должны обеспечиваться гидроприводом;

? допускаемые скорости перемещения рабочего органа;

? условия работы гидросистемы.

Процесс проектирования гидропривода состоит из следующих этапов:

? определение вида и последовательности движений в соответствии с характером технологического процесса работы машины;

? подбор гидроаппаратуры и определение ее основных параметров;

? составление гидравлической схемы.

Параметры гидравлических машин и устройств определяются сначала путем приближенного расчета. После определения потерь напора и утечек жидкости принятые на основе приближенных расчетов параметры элементов гидропривода уточняются.

Расчет элементов и параметров гидропривода производится в такой последовательности:

? по известной исходной полезной нагрузке устанавливается рабочее давление жидкости;

? определяются предварительные параметры силового гидроцилиндра;

? определяются предварительные параметры насосного агрегата - производительность насоса и развиваемое насосом давление;

? для заданных условий работы и эксплуатации гидропривода производится выбор рабочей жидкости;

? производится подбор всасывающего и напорного трубопроводов, подбор агрегатов управления, предохранительных и вспомогательных элементов гидропривода;

? после выбора и подбора названных агрегатов и элементов гидропривода определяются потери напора и утечки жидкости, и по величине этих потерь оценивается возможность использования всех принятых элементов гидропривода. При выборе, расчете и проектировании гидроприводов необходимо руководствоваться действующими стандартами.

39. Гидравлический расчет системы. Составляющие расчетной схемы гидродвигателя

Гидравлическим цилиндром называется объемный гидродвигатель с возвратно-поступательным движением выходного звена. Гидроцилиндры широко применяются в качестве исполнительных механизмов различных гидравлических машин. По конструкции и принципу действия гидроцилиндры очень разнообразны и классифицируются в соответствии с ГОСТ 17752--81.

По направлению действия рабочей жидкости все гидроцилиндры подразделяют на две группы: одностороннего и двухстороннего действия. На рабочий орган гидроцилиндра одностороннего действия жидкость может оказывать давление только с одной стороны, как в схемах на рис. 1, а, г, д.



В этих цилиндрах движение поршня в одну сторону обеспечивается за счет жидкости, подводимой в полость, а обратное перемещение -- другим способом -- за счет пружины (см. рис. 1, а) или веса груза при вертикальном движении поршня (см. рис. 1, д). Перемещение рабочего органа гидроцилиндра двухстороннего действия в обоих направлениях обеспечивается за счет рабочей жидкости (рис. 1, б, в). В таких гидроцилиндрах жидкость подводится как в левую полость, так и в правую.

Гидроцилиндры подразделяются также по конструкции рабочего органа. Наибольшее распространение получили гидроцилиндры с рабочим органом в виде поршня или плунжера, причем поршневые гидроцилиндры могут быть выполнены с односторонним (см. рис. 1, я, б) или двухсторонним штоком (см. рис. 1, в), а плунжерные гидроцилиндры могут быть только одностороннего действия и с односторонним штоком (см. рис. 1, г).

По характеру хода выходного звена гидроцилиндры делятся на одноступенчатые и телескопические (многоступенчатые). Одноступенчатые гидроцилиндры показаны на рис. 1, а-г. Телескопические гидроцилиндры представляют собой несколько вставленных друг в друга поршней. В качестве примера на рис. 1, д приведена схема двухступенчатого телескопического гидроцилиндра одностороннего действия. В таком гидроцилиндре поршни выдвигаются последовательно друг за другом.

Полный КПД гидроцилиндров определяется в первую очередь механическим КПД, который для большинства конструкций составляет 0,85...0,95. Гидравлические потери в цилиндрах практически отсутствуют, и гидравлический КПД ( зг = 1 ). Объемные потери в рассматриваемых устройствах могут иметь место в зазоре между поршнем и цилиндром. Однако при уплотнении этого места резиноми кольцами или манжетами они малы. Тогда объемный КПД также можно считать равным единице ( з0 = 1 ).

При расчете перепада давлений на гидроцилиндре используются две сновные формулы. Рассмотрим их на примере гидроцилиндра двухстороннего действия с односторонним штоком (рис. 2).

Первая из них связывает силу F на штоке и перепад давлений на гидроцилиндре ( ДP = Р1 - P2 ). С упрощением она выглядит следующим образом:

F= ДP*S*зм

где S - эффективная площадь, на которую действует подводимое давление.

При движении жидкости слева направо на расчетной схеме (см. рис. 2.) этой площадью является площадь поршня (S = Sп), а при обратном движении -- площадь поршня за вычетом площади штока ( S= Sп-Sш ).

Вторая формула связывает расход и скорость движения поршня:



Q=Vп*Sп*1/з0

или

Qґ= Vп*(Sп-Sш)*1/з0

Формула записана в двух вариантах, так как расходы до гидроцилиндра и после него различны. Для пояснения этого представим, что поршень на расчетной схеме (см. рис. 2.) переместился из начального положения вправо на расстояние ( L ). В таком случае в левую полость гидроцилиндра поступил объем жидкости ( W= Sп*L ), а из правой полости вытеснился меньший объем ( Wґ= (Sп-Sш)*L ) Из соотношения объемов W и Wґ следует, что расходы до и после гидроцилиндра связаны зависимостью Q / Qґ = Sп / (Sп-Sш) Для гидроцилиндра с двухсторонним штоком (см. рис. 1, в) Q = Qґ.

1. Основные физические свойства жидкостей: Модель сплошной среды. Плотность жидкости. Сжимаемость капельной жидкости. Температурное расширение капельных жидкостей.

2. Основные физические свойства жидкостей: Вязкость жидкости. Закон Ньютона для вязкости. Вискозиметр Энглера.

3. Основы гидростатики. Гидростатическое давление.

4. Основная теорема гидростатики.

5. Условие равновесия жидкости.

6. Основное дифференциальное уравнение гидростатики.

7. Закон Паскаля.

8. Основные понятия и определения кинематики и динамики жидкости.

9. Гидравлические элементы потока. Геометрические характеристики потока.

10. Трубка тока и элементарная струйка.

11. Расход и средняя скорость потока. Условие неразрывности, или сплошности движения жидкости

12. Методы исследования движения жидкости: метод Лагранжа и метод Эйлера.

13. Уравнение Эйлера

14. Интегрирование уравнения Эйлера для установившегося движения жидкости.

15. Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости

16. Режимы движения жидкости.

17. Гидравлические сопротивления.

18. Потери напора при равномерном движении.

19. Способы определения потерь напора при равномерном движении жидкости.

20. Местные гидравлические сопротивления.

21. Гидравлический расчет истечения жидкостей. Общая характеристика истечения.

22. Истечение жидкости из отверстия в тонкой стенке.

23. Истечение при переменном напоре.

24. Истечение жидкости через насадки.

25. Зависимость коэффициентов истечения от числа Рейнольдса.

26. Вакуум в цилиндрическом насадке.

27. Основные понятия и элементы объемного гидропривода.

28. Назначение и основные свойства объемного гидропривода.

29. Основные преимущества и недостатки объемного гидропривода.

30. Основные параметры гидрооборудования.

31. Рабочие жидкости гидропривода.

32. Назначение, классификация насосов и гидромоторов. Основные определения и обозначения гидромашин.

33. Основные параметры гидромашин. Гидроцилиндры.

34. Направляющие гидроаппараты.

35. Регулирующие гидроаппараты.

36. Определение основных параметров объемного гидропривода и выбор гидрооборудования: Основные сведения. Объемное регулирование. Дроссельное регулирование. Тепловой режим гидропривода.

37. Расчет объемного гидропривода.

38. Расчет основных параметров гидропривода вращательного движения.

39. Основные принципы проектирования гидропривода.

40. Расчет гидравлической системы. Составляющие расчетной схемы гидродвигателя.

Размещено на Allbest.ru