41. Расчет крутящего момента и мощности на валу гидромотора. Регулирование рабочего объема.

Мощность и крутящий момент на валу гидромотора. Фактическая мощность развиваемая гидромотором при данном перепаде давлений

N_{M факт} = ΔPq_Mn_Mη_M

где q_м - рабочий объем гидромотора; n_м - частота вращения гидромотора; η_м - общий КПД гидромотора.

Выразив крутящий момент через теоретическую мощность N_Т = ΔPqn и угловую скорость ω= 2πn, получим теоретическую величину крутящего момента для гидромашины:

Рабочий объем гидромашины в насосе - это объем жидкости вытесняемый в систему за один оборот вала насоса; в гидромоторе - объем жидкости, необходимый для получения одного оборота вала гидромотора. Гидромашины изготавливаются с постоянным и переменным рабочим объемом. В соответствии с этим с постоянным рабочим объемом называются нерегулируемые, а с переменным - регулируемые.

Гидролиния (магистраль) - как уже говорилось в лекции 2, это трубопровод, по которому транспортируется рабочая жидкость. Различают магистрали всасывающие, напорные, сливные и дренажные.

Производительность насоса (подача) - это отношение объема подаваемой жидкости ко времени.

Теоретическая производительность насоса Q_Т - это расчетный объем жидкости, вытесняемый в единицу времени из его полости нагнетания.

Действительная производительность насоса Q_Д уменьшается на величину QН из-за обратного течения жидкости в насосе из полости нагнетания в полость всасывания и из-за утечки жидкости во внешнюю среду. Поэтому

Q_Д = Q_Т - Q_Н,

а отношение

где η_об.н. - объемный КПД насоса.

42.Направляющая гидроаппаратура.

Направляющие гидроаппараты изменяют направление потока масла путем полного открытия или полного закрытия рабочего проходного сечения. К этой группе аппаратов относятся гидрораспределители золотникового или кранового типа, обратные клапаны, а также некоторые гидроклапаны давления, которые могут работать в режиме направляющих гидроаппаратов.

Гидрораспределители предназначены для изменения направления или пуска и остановки потока масла в двух или более линиях в зависимости от наличия внешнего управляющего воздействия. Они позволяют реверсировать движение рабочих органов в станках, останавливать рабочие органы (трехпозиционные распределители), а также выполнять другие операции в соответствии с гидросхемой распределителя. Распределители имеют запорно-регулирующий элемент, выполнен­ный в виде золотника, совершающего осевое движение, или крана, совершающего поворотное движение (рис. 1). В положении золотника распределителя ГР, показан- ном на рисунке, основной поток маслаQ из напорной линии Р по ,линии А поступает в одну из камер гидродвигателя ГД, а из противоположной камеры вытесняется через линию В и распределитель в сливную линию Т При переме­щении рукоятки управления в другую крайнюю позицию направление потока масла реверсируется (Р-ГР-В~ГД-А-ГР-Т), в результате чего изменяется направление движения гидродвигателя, а вместе с ним и рабочего органа станка. Трехпозиционные распределители имеют дополнительно среднюю (нейт­ральную) позицию, в которой возможна остановка гидродвигателя.

Н аправляющие аппараты гидросистем должны иметь малые утечки, незначи­тельные потери давления при протекании через их каналы потока масла, минимальные усилия для перемещения золотника (или крана), а также возможность получения безударного реверса движения рабочего органа при ограниченном времени переключения. Перемещение золотника в корпусе возможно лишь при наличии радиального зазора между этими деталями, по которому возможны утечки масла между полостями. Утечка (см³/мин) на каждом уплотняющем пояске

гдеD — диаметр золотника, мм (см. рис. 1); δ_р — радиальный зазор между золот­ником и отверстием в корпусе, мкм; ∆р — перепад давления на уплотняющем пояске, МПа; v - вязкость масла, сСт; l - длина уплотняющего пояска (вдоль оси золотника), мм.

Для уменьшения утечек необходимо уменьшать радиальный зазор, однако технологически обеспечить величину зазора менее 5 мкм трудно; кроме того, при малых зазорах снижается надежность работы аппарата, так как деформации корпуса могут вызывать заклинивание золотника. Для снижения утечек целесо­образно также уменьшать диаметр золотника и увеличивать длину уплотняющих поясков, что приводит к нежелательному увеличению потерь давления и хода золотника. Таким образом, конструктору обычно приходится выбирать разумный компромисс.

Для перемещения золотника в корпусе необходимо приложить к золотнику осевое усилие,которое зависит от рабочею давления, размеров золотника» а также правильности геометрической формы золотника и отверстия в корпусе. Трение в золотниковой паре зависит от времени пребывания золотника в покос под давлением. Исследования показали, что после выдержки распределителя с зо­лотником диаметром 25 мм, имеющим два уплотняющих пояска длиной 4 мм, иод давлением 20 МПа в течение I ч на стенде, защищенном от вибрации, усилие, необходимое для страгивания золотника с места, превышало 500 Н, причем после выдержки под давлением и отключения насоса усилие оставалось примерно таким же. Трение золотника при наличии рабочего давления создастся вследствие неравномерного распределения давления в зазоре. При зтом возникает неуравнове­шенное радиальное усилие, прижимающее золотник к одной стороне. Радиальное усилие действует лишь на те уплотняющие пояски золотника распределителя, по которым идет утечка масла, вызванная перепадом давления; пояски, имеющие одинаковое давление с обеих сторон, радиальным усилием не нагружаются. Одной из причин возникновения защемляющих усилий, остающихся после сброса давления, является засорение радиального зазора загрязняющими частицами, находящимися в масле. Наиболее простои способ снижения неуравновешенных радиальных сил давления жидкости на золотник состоит в прорезке на уплотняющих поясках кольцевых разгрузочных канавок шириной и глубиной 0,3-0,5 мм, выравнива­ющих давление в зазоре по окружности.

Кроме гидростатических на золотник действуют также осевые гидродинами­ческие силы (Н| потока масла

, где Q - расход масла через рабочую кромку золотника, л/мин; Ap_t - перепад давления на кромке. МПа.

Гидродинамические силы обычно стремятся переместить золотник в направлении закрытия щели. Для распределителей, применяемых в станкостроении, эти усилия сравнительно невелики, и специальных средств зашиты ог них, как правило, не предусматривается.

При переключении распределителей возможны гидравлические улары в систе­мах. Для устранения ударов на рабочих кромках золотника выполняются кони­ческие фаски или дросселирующие прорези, обеспечивающие достаточно плавное изменение давления в камерах гидродвигателя. Кроме того, в распределителях с гидравлическим и электрогилравлическим управлением предусматривается возможиость регулирования скорости перемещения золотника. Это позволяет при необходимости изменять время реверса в пределах 0,05 — 3 с. В гидроприводах, в которых требуется высокое быстродействие, могут применяться распределители с электроуправлением. Время срабатывания таких распределителей не превышает 0,01—0,02 с. Поскольку тяговое усилие и ход электромагнита ограничены, распре­делители с электроуправлением имеют обычно условный проход не более 10 мм; для больших типоразмеров применяется электрогидравлическое управление.

Обратные клапаны практически свободно пропускают поток масла в одном направлении; при движении масла в противоположном направлении клапаны запирают поток. Обратные клапаны должны быть герметичными в закрытом положении и обладать минимальным гидравлическим сопротивлением в открытом положении.

Гидроклапаны давления (см. гл. 5) пропускают через себя поток масла, когда достигаются заданные давление в линии подвода, разность давлений в линии управления и линии отвода или разность давлений в двух линиях управления.