2 Указания к выполнению общей части

Прежде чем приступить к выполнению общей части курсовой работы студент должен внимательно изучить технические требования своего задания, проработать литературу по гидроприводу 2…7; научиться хорошо читать и уметь составлять гидравлические схемы, знать назначение и устройство всех элементов гидропередач.

2.1 Выбор функциональной схемы гидропривода

При разработке функциональной схемы, в целях повышения экономичности и надежности, необходимо стремиться к минимально возможному числу составляющих ее элементов. При этом целесообразно принимать типовые схемы, машины и аппараты.

Для ориентации в предварительном выборе гидропередачи, отвечающей заданию, в приложении А указаний дается ряд типовых схем. Принимая в первом приближении нужную схему в целом или комбинируя с другой, необходимо обосновать выбор открытой или закрытой системы циркуляции рабочей жидкости.

При открытой циркуляции отработанная жидкость по сливным трубопроводам поступает в бак, где отстаивается, частично освобождается от механических примесей и воздуха, а затем снова поступает в насос. Такая схема циркуляции позволяет лучше очищать и охлаждать жидкость за счет ее отстоя в баке. Однако при такой схеме во всасывающей линии насоса создается давление ниже атмосферного, что может приводить к проникновению воздуха в гидросистему или возникновению явления кавитации, особенно при высоких температурах жидкости.

В системах с закрытой циркуляцией рабочая жидкость от насоса поступает в гидродвигатель, а от него – снова в насос. Здесь масляный бак, из которого происходит пополнение жидкостью гидросистемы при утечках, выполняет вспомогательную роль. При таких системах уменьшается возможность попадания воздуха в гидропривод, исключается кавитация, снижается расход рабочей жидкости. Но закрытая циркуляция обладает и недостатками: усложняется конструкция гидропередачи за счет устройства подпитки системы и ухудшаются условия охлаждения жидкости.

Решая вопрос регулирования скорости перемещения или вращения выходного звена гидродвигателя (штока гидроцилиндра или вала гидромотора), необходимо обосновать метод регулирования – дроссельный или объемный. Дроссельный метод регулирования целесообразно применять при выходной мощности до 3 кВт, а объемный – свыше 3 кВт. В отдельных случаях можно применять объемно-дроссельное регулирование, т.е. комбинированное, когда выходная мощность больше или равна 3 кВт.

Выходная мощность на штоках силовых гидроцилиндров N_ц или на валах гидромоторов N_г определяется по формулам:

- для силовых гидроцилиндров

N_ц = F  _max , кВт, (2.1)

где F – усилие на штоке, кН;

_max – максимальная скорость перемещения штока, м/с;

- для гидромоторов

, кВт , (2.2)

где M – крутящий момент на валу гидромотора, кНм;

n – частота вращения вала гидромотора, об/мин.

Регулируемые или нерегулируемые дроссели могут устанавливаться последовательно на нагнетательной или сливной линии или параллельно с гидродвигателем. В случаях дроссельного регулирования применяют, как правило, нерегулируемые насосы.

При последовательном включении дросселя давление, развиваемое насосом, определяется настройкой переливного клапана, и в процессе работы оно будет оставаться постоянным. Скорость выходного звена гидропривода будет зависеть от подводимого к гидродвигателю расхода жидкости, который в свою очередь определяется потерями давления в дросселе.

При параллельном включении дросселя давление жидкости на выходе из насоса и ее расход меняются в зависимости от нагрузки выходного звена, а это значит, что мощность на валу насоса будет пропорциональной нагрузке гидродвигателя. Поэтому такая схема регулирования более экономична, чем с последовательным включением дросселя. Однако диапазон регулирования при всех прочих равных условиях несколько меньше, так как даже при малой нагрузке часть жидкости будет протекать через дроссель.

Скорость перемещения выходного звена при параллельном включении дросселя будет зависеть от тех же параметров, что и при последовательном включении, но ни та, ни другая схема не обеспечивают постоянства скоростей выходного звена гидродвигателя при переменных нагрузках. Поэтому дроссельное регулирование применяют в машинах с постоянной или мало изменяющейся нагрузкой, а также тогда когда с увеличением нагрузки необходимо уменьшить скорость исполнительного органа и наоборот.

В гидросистемах с объемным регулированием скорость движения выходного звена осуществляется за счет изменения подачи регулируемого насоса или изменения величины рабочего объема гидромотора, или того и другого вместе.

При выборе или составлении схемы гидропривода необходимо внимательно проставить в соответствии с условиями задания направляющую и регулирующую аппаратуру. К направляющей гидроаппаратуре относятся распределители потока жидкости, обратные клапана, гидрозамки. Все они предназначены для изменения направления или остановки потока жидкости путем полного открытия или перекрытия проходного сечения в аппарате.

Распределители потока жидкости в зависимости от числа гидролиний, подводимых к ним, могут быть трехлинейными (трех-ходовыми), четырехлинейными (четырех-ходовыми) и так далее, а от числа фиксированных положений запорного элемента – двухпозиционными, трехпозиционными и т.д. В условных обозначениях распределителей число квадратиков соответствует числу фиксированных положений (позиций), а число подходящих к квадрату линий – количеству ходов (приложение Б). Стрелки внутри квадратов показывают направление потока жидкости по каналам распределителя. Обычно на схеме распределитель рисуется для случая нейтрального положения запорного элемента, т.е. когда рабочая жидкость к гидродвигателю не поступает. С короткой стороны условного обозначения распределителя необходимо указать привод для переключения позиций: механический (ручной), гидравлический, электрический или пневматический.

При выборе типа распределителя кранового или золотникового следует иметь ввиду, что последние более просты в изготовлении, компактны, надежны в работе, работают при высоких давлениях (до 32 МПа) и больших расходах.

Для предотвращения обратного движения жидкости при отключенном насосе или для пропуска ее только в одном определенном направлении на схеме необходимо предусмотреть обратные клапаны. Обратные клапаны, установленные на всасывающих линиях, иногда называют всасывающими или приемными. В зависимости от конструкции запорного элемента они бывают шариковыми, коническими, тарельчатыми и др.

Если в задании на курсовую работу стоит условие обеспечения фиксации штока силового гидроцилиндра в определенном положении, то в этом случае можно в гидросистеме предусмотреть управляемый обратный клапан – гидрозамок. Существуют гидрозамки одностороннего и двухстороннего действия. Первые применяются для запирания потока гидроцилиндра одностороннего действия в заданном положении поршня, а вторые – гидроцилиндра двухстороннего действия.

Помимо направляющей аппаратуры на схеме необходимо проставить аппаратуру регулирующую, т.е. регуляторы давления или расхода. Регуляторы давления по назначению делятся на следующие клапаны: предохранительные, переливные, редукционные, разности давления и соотношения.

Предохранительный клапан предназначен для ограничения давления в месте его подключения. При повышении давления до настроечного предохранительный клапан срабатывает, через него сбрасывается часть жидкости во всасывающую линию или маслобак, давление в системе падает. Этим самым происходит разгрузка насоса от высокого давления. Работа клапана эпизодическая. В зависимости от конструкции запорного элемента клапаны делятся на шариковые, конические, тарельчатые, плунжерные, мембранные и золотниковые.

В отличие от предохранительных клапанов, переливные клапаны работают при непрерывном сливе рабочей жидкости и предназначены для поддержания заданного давления в месте его подключения. Обычно применяются в гидросистемах с дроссельным регулированием подачи жидкости к гидродвигателю.

В зависимости от условий задания на гидравлической схеме располагаются регуляторы расхода, т.е. устройства, предназначенные для управления расходом жидкости. К ним относятся: дроссели, регуляторы потока, дросселирующие распределители и клапаны соотношения расходов (делители и сумматоры потока).

Дроссели (игольчатые, щелевые, канавочные, пластинчатые) представляют собой регулируемые или нерегулируемые местные сопротивления, величина площади проходных отверстий которых влияет на расход жидкости.

Расположения дросселей на схеме рассмотрены в начале параграфа при описании выбора метода регулирования расхода.

Регуляторы потока устанавливаются для обеспечения заданного расхода вне зависимости от величины перепада давления между входным и выходным патрубками аппарата. Регулятор потока состоит из дросселя и клапана разности давлений, поддерживающего постоянный перепад давления на дросселе.

В случаях, когда в гидроприводе имеется два одинаковых, одновременно работающих гидродвигателя с одинаковыми скоростями движения (синхронно) и не связанных между собой механически, необходимо поток жидкости к ним от одного насоса разделять на две одинаковые части. Для поддержания равенства расходов рабочей жидкости в двух параллельных потоках при их разделении целесообразно устанавливать делители потока.

Иногда в схемах гидропривода необходимо поддерживать заданное соотношение расходов рабочей жидкости в нескольких параллельных потоках при их слиянии. Эту роль выполняют сумматоры потока.

При предварительном выборе или составлении схемы гидропривода нужно предусмотреть установку фильтров и измерительной аппаратуры. Фильтры можно разместить до насоса, после насоса или на сливной линии трубопровода. Лучше очищать рабочую жидкость до попадания ее в насос, т.е. устанавливать фильтр во всасывающей линии системы. Однако в этом случае из-за больших перепадов давлений в фильтрующем устройстве возможно появление кавитации. Поэтому в схеме с открытой циркуляцией предварительно фильтр размещается перед насосом, а окончательно место его установки определяется после кавитационного расчета.