Гидравлические системы

Наиболее распространены системы управления первой группы -- гидравлические. В этом случае машинист прикладывает меньше усилий на перемещение рукояток, чем при механическом управлении, в результате чего снижается утомляемость машиниста. Конструктивно более просто решается разводка систем управления с помощью гидравлических трубопроводов и шлангов. Примером может служить управление выносными опорами. Комбинированная система позволяет использовать рычажно-шар-нирные передачи прежде, чем включится в работу гидрораспределитель. При этом гидрораспределители размещают в отдельном блоке с выводом рукояток в удобное для работы место.

Электрогидравлическая система имеет следующие преимущества: небольшие усилия на приборах управления, возможность дистанционного управления, большой кпд, небольшая масса и малая металлоемкость благодаря небольшому количеству проводов. Недостаток этой системы в том, что при резком включении и остановке механизмов возникают значительные динамические нагрузки. Электрогидравлическое управление с пропорциональными распределителями исключает этот недостаток. Для машин с электроприводом применяют электрическую систему управления.

Аппаратура управления приводами представляет собой систему устройств из сцепных муфт включения, тормозов, гидроклапанов, гидрораспределителей.

Приводы и системы управления дорожных машин > Гидравлический привод ч.1

При гидравлической системе управления рабочими органами машин и их элементами все операции (подъем, опускание) обеспечиваются с помощью насосов,, гидрораспределителей (механизмов управления), силовых исполнительных гидроцилиндров, запорных и предохранительных кранов и устройств.

Гидравлическая система управления включает элементы механизма привода, состоящего из одного или нескольких гидронасосов, устанавливаемых либо непосредственно на двигателе базовой машины и получающих от него привод, либо на специальном редукторе отбора мощности, также получающем привод от двигателя базовой машины; элементы механизма управления, состоящие из системы распределительных устройств (одного или нескольких гидрораспределителей), устанавливаемых, как правило, в кабине машиниста и предназначенных для включения и выключения определенных исполнительных механизмов и гидравлической следящей системы; элементы исполнительных механизмов и устройств, состоящие из гидроцилиндров или из гидродвигателей; элементы вспомогательных устройств, состоящие из бака для рабочей жидкости, магистральных фильтров, трубопроводов, запорных устройств (гидроклапанов, вентилей, заглушек и др.).

Принципиальная схема работы гидросистемы представлена на рис. 2.7. Из бака 2 рабочая жидкость по всасывающему трубопроводу поступает к шестеренчатому или лопастному или другому насосу 1, который в результате привода, получаемого непосредственно от двигателя базовой машины или специального редуктора, подает ее по трубопроводу 6 под давлением к распределительному устройству (гидрораспределителю) 5 и далее также под давлением в одну или в другую полость исполнительного гидроцилиндра 4, .соединенного с тем или другим рабочим органом машины. При направлении рабочей жидкости в одну или в другую полость исполнительного гидроцилиндра шток его, а вместе с ним система рычагов 3 приводит в действие рабочий или другой орган машины, поднимая или опуская его или перемещая в одну или в другую сторону.

В гидравлическом приводе машин вращательное движение вала двигателя превращается во вращательное движение вала насоса, а вращение последнего превращается в поступательное движение поршня силового гидроцилиндра и далее через шток гидроцилиндра передается к исполнительным рабочим органам.

Наглядно работа гидропривода может быть представлена на следующих схемах (рис. 2.8). Из гидравлического бака 14 по всасывающему трубопроводу 13 рабочая жидкость поступает к насосу 12, который нагнетает ее по напорной линии 10 к насосной полости 7 гидрораспределителя 9. После этого работа гидропривода зависит от того, в какое положение будет поставлена рукоятка 4 и связанный с ней золотник 6 гидрораспределителя 9.

Гидрораспределитель состоит из корпуса 5, размещенного в осевом отверстии корпуса золотника 6 и рукоятки 4.

Осевое отверстие корпуса гидрораспределителя снабжено специальными ответвляющими полостями. Полость 7 соединяет гидрораспределитель с насосом, полости 8 и 2 подводят рабочую жидкость к гидроцилиндру 1, а сливные полости 3 к 18 соединяют гидрораспределитель с гидробаком 14.

В положении I пояски золотника 6 перекрывают доступ рабочей жидкости из полости 7 в полости 8 к 2, г также слив из них через полости 3 и 18. В рассматриваемом случае рабочая жидкость, находящаяся в гидроцилиндре, заперта и управляемый элемент рабочего оборудования неподвижен (находится в нейтральном положении). В дальнейшем рабочая жидкость, поступая от насоса 12 к гидрораспределителю 9, повышает давление в напорной гидролинии 10 и, преодолев сопротивление пружины переливного клапана 11, встроенного в гидрораспределитель по каналам 16 и 17 и фильтр 15 сливается обратно в гидробак 14.

В положении II, когда золотник 6 находится в нижней части осевой расточки гидрозолотника, полость 7 соединяется с полостью 8 гидроцилиндра, а полость 2 гидроцилиндра - с полостью 3. Тогда поршень гидроцилиндра 1 будет выдвигаться в верхнее положение.

В положении III, когда золотник 6 будет находиться в верхней части осевой расточки гидрозолотника, направление подачи слива рабочей жидкости будет меняться на противоположное, соответственно поршень гидроцилиндра будет перемещаться в обратном направлении.

При полностью опущенном положении золотника б (положение IV) полость 7 изолирована от обеих полостей 2 и 8 гидроцилиндра, которые в это время соединяются со сливными полостями 18 и 3. Таким образом, при воздействии внешней нагрузки от рабочего оборудования поршень (соответственно и шток) гидроцилиндра перемещается, свободно перекачивая находящуюся в нем рабочую жидкость из одной полости в другую. Такое положение называют "плавающим". Оно используется при перемещении рабочих машин, когда машина, например бульдозер или скрепер, транспортирует набранный грунт, не производя при этом заглубления рабочего органа в грунт.

В гидроприводах в качестве рабочей жидкости применяют минеральные масла, которые выбираются в зависимости от условий работы гидросистемы (летний или зимний период, климатические особенности и др.).

В современных дорожно-строительных машинах гидропривод работает при высоких давлениях, доходящих до 20-40 МПа. При этом в процессе работы температура, рабочих жидкостей гидросистем колеблется от --60 до +Ю0 °С. Поэтому для обеспечения необходимой работоспособности рабочие жидкости должны отвечать основным требованиям: вязкость должна как можно меньше изменяться при колебаниях температуры от --50 до + 50 °С и как можно меньше должно находиться механических примесей (так как это ведет к закупорке маслопроводящих путей) и агрессивных веществ; рабочие жидкости не должны вызывать набухание резинотехнических изделий (сальников, прокладок и др.).

Гидроприводы по принципу действия подразделяются на два вида -- гидростатические и гидродинамические.

Гидростатический привод состоит из насоса как ведущего звена, получающего движение от вала двигателя или какого-либо промежуточного вала (вала отбора мощности и др.). Насос, забирая из гидробака рабочую жидкость, подает ее по трубопроводу к гидрораспределителю и далее через гидрораспределитель к исполнительному (рабочему) органу машины. Рабочая жидкость, отработав в замкнутой системе гидропривода, поступает в гидробак и далее под действием насоса направляется к гидрораспределителю и т.д.

Гидродинамический привод состоит из насосного колеса как ведущего звена, получающего движение от вала двигателя или какого-либо промежуточного вала (вала отбора мощности и др.), которое, забирая из гидробака рабочую жидкость, подает ее к турбинному колесу, заполняя его и приводя во вращение, а вместе с ним и исполнительный (рабочий) орган машины или какой-либо другой (другие) элемент машины, например, ходовые колеса. Рабочая жидкость, отработав в замкнутой системе гидродинамического привода, поступает в гидробак и далее под действием насосного колеса направляется к турбинному колесу и т. д.

Гидродинамическую передачу с двумя лопастными колесами (насосным и турбинным) называют гидромуфтой, а с тремя и более (насосным, реакторным и турбинным) -- гидротрансформатором.

В дорожно-строительных машинах для привода рабочих органов преимущественное распространение имеет гидростатическая система. Эта система обеспечивает возможность применения и обслуживания относительно большого количества постов, жесткую связь с исполнительными (рабочими) органами, легкое и быстрое реверсирование исполнительных (рабочих) органов, независимое расположение элементов управления от других элементов и устройств гидропривода, простое и легкое управление рычагами гидрораспределителя.

Положительные свойства гидростатической системы, в частности, обеспечение жесткости связи с элементами исполнительных (рабочих) органов машин (вследствие несжимаемости жидкостей), позволяют принудительно перемещать и удерживать рабочие органы машин и оборудования (например, заглублять режущие элементы рабочих органов в грунт и удерживать их в требуемом положении). В то же время система имеет ряд недостатков: небольшой ход механизмов и элементов исполнительных (рабочих) органов; малые поступательные скорости движения элементов рабочих органов (не более 0,2 м/с); необходимость применения для работы специальных рабочих жидкостей, которые в зависимости от климатических условий (лето, зима) приходится часто менять в системе; трудоемкость и сложность наладки, настройки, технического обслуживания системы.

К основному оборудованию, применяемому для работы гидросистем и гидроприводов, относятся насосы, гидрораспределители, клапаны, регуляторы давления.

Насосы, применяемые в гидроприводах дорожно-строительных машин, подразделяются на аксиально-поршневые, шестеренчатые и лопастные.

Наибольшее применение имеют шестеренчатые и лопастные. Однако аксиально-поршневые насосы, обладающие способностью создавать наиболее высокие давления в гидросистемах (учитывая современные тенденции развития гидроприводов, направленные на повышение давления в гидросистемах машин), получают значительное распространение.

Шестеренчатый насос (рис. 2.9) представляет собой две сопряженные шестерни 3 и 10, размещенные в корпусе 1. При вращении указанных шестерен захватываемая (всасываемая) ими из камеры рабочая жидкость через пространства (между зубьями шестерен, а также между зубьями шестерен и корпусом насоса) направляется в нагнетательную полость и далее под давлением в трубопроводы. Выступающий из корпуса насоса вал ведущей шестерни имеет шлицевую нарезку, посредством которой насос соединяется с валом отбора мощности или с валом редуктора. Шестеренчатые насосы являются обратимыми, т. е. эти насосы могут работать и как насосы, и как гидродвигатели.

Лопастный (шиберный) насос (рис. 2.10) состоит из статора 8, размещенного в корпусе с внутренней поверхностью в форме, близкой эллипсу. По этой поверхности, вращаясь, скользят лопасти-лопатки 9, перемещающиеся в полостях 15 ротора 3. Ротор насоса, насаженный на шлицевый вал 11, вместе с лопастями-лопатками вращается между двумя вкладышами. В каждом из вкладышей имеется по четыре отверстия (окне), равномерно расположенных по окружности, из которых два диаметрально противоположных соединены с имеющимися в корпусе насоса каналами всасывания, а два других -- с каналами нагнетания. Во время вращения ротора насоса лопасти-лопатки под действием центробежной силы и давления рабочей жидкости, перемещаясь в пазах, прижимаются к внутренней поверхности статора. При вращении ротора пространство (объем) между смежной парой лопастей-лопаток, а также ротором и статором вследствие эллиптической формы внутренней поверхности статора меняется, в результате чего при увеличении указанного выше пространства (объема) происходит всасывание рабочей жидкости, а при уменьшении пространства (объема) -- нагнетание. Следовательно, за один оборот вала насоса процесс всасывания и нагнетания происходит дважды, поэтому лопастные насосы называют насосами двойного действия. Противоположное расположение камер всасывания (подводящее отверстие 6) и нагнетания (сливное отверстие 17) способствует уравновешиванию давления рабочей жидкости на ротор, освобождая цапфы насоса от односторонних радиальных нагрузок.

Размещено на Allbest.ru