Система приводов и гидрооборудования машин

Требования к рабочим жидкостям и газам.

1. Способность сохранять длительное время свои эксплуатационные качества.

2. Должны обладать антикоррозионными и смазывающими свойствами.

3. Должны легко выделять пузырьки нерастворенного воздуха без образования пены.

4. Должны иметь высокую температуру кипения и мало испаряться при работе.

Свойства рабочих жидкостей.

Вязкость – способность жидкости сопротивляться относительному сдвигу её слоев. Вязкость зависит от t^о и давления. При нагреве масла, её вязкость уменьшается, а при возрастании давления вязкость увеличивается.

Условная единица динамической вязкости: Паскаль в секунду (Па·с).

Кинематическая вязкость 1 м²/сек.

Вязкость жидкости определяется вязкозиметрами.

Динамическая вязкость характеризует касательное напряжение создаваемое силой внутреннего трения между слоями жидкости от стоящие от нормами на расстоянии 1 м, при относительной скорости сдвига 1 м/с.

Кинематическая вязкость представляет собой отношение динамической вязкости жидкости к её плотности.

Сжимаемость – свойство жидкости изменять объём под действием давления.

Количественно сжимаемость жидкости характеризуется модулем объёмного сжатия.

E=V_o(∆P/∆V).

где ∆Р – изменение давления действующего на жидкость, Па.

∆V- изменение объёма жидкости м³.

V^­­_o - первоначальный объём жидкости, м³.

Модуль скорости сжатия увеличивается с увеличением давления и уменьшением температуры.

Удельная теплоёмкость однородной жидкости- это отношение количества теплоты к массе жидкости и разности температур (или отношение теплоёмкости к массе жидкости)

С=Q/(mx∆T) = C/m.

где Q – количество теплоты, Дж.

m – масса жидкости, кг

∆Т – разность температур, Кельвин (К).

С – теплоёмкость жидкости, Дж/к.

Теплопроводность однородной жидкости – это величина равная отношению теплового потока к площади поверхности к тепловому потоку и градиенту температур.

λ=Ф/(SхgradT) = q/gradT.

Ф= θ/t. - тепловой поток.

S – площадь поверхности, м².

gradT = (Т₁-Т₂)/s.

q= Ф/S – поверхностная плотность теплового оттока.

Рабочая жидкость представляет собой сплошную однородную среду. Однако в некоторых случаях происходит нарушение неразрывности потока жидкости.

Кавитация жидкости – состояние движущиеся жидкости, при котором в результате снижения давления возникают газовые и паровоздушные пузырьки с последующим их разрушением их в жидкости. Разрушение происходит с большой скоростью, при этом возникают местные гидравлические микроудары, которые создают повышенный шум и вибрацию.

Закон Паскаля. Сообщающиеся сосуды.

Основное уравнение гидростатики.

Уравнение, определяющее гидростатические давление в любой точке покоящееся жидкости является основным уравнением гидростатики.

В_о

h

G

Р_абс

О

Силы действующие на параллепипед.

1. Сила внешнего давления F_o=Poх∆S.

2. Сила тяжести жидкости G= pхgхv= pghх∆S.

3. Сила гидростатического давления F=P_абс х∆S; Р_абс=Р_о+pgh.

Абсолютное гидростатическое давление в любой точки жидкости находящиеся в абсолютном покое равно сумме внешнего давления вызванного силой тяжести столба жидкости расположенного над рассматриваемой точки.

Закон Паскаля: Внешнее давление приложенное к внешней поверхности жидкости передается всем точкам этой жидкости и по всем направлениям одинаково.

Закон Архимеда: На погруженную в жидкость тело действует равнодействующая сила гидростатического давления направленная вверх и равная весу жидкости и которой равен объёму погруженной части тела.

Кинематика и динамика жидкостей.

Кинематика жидкости – раздел механики, в котором изучается геометрические свойства механического движения жидкостей без учета их массы и действующих на них сил.

Движение жидкости характеризуется скоростью частиц в отдельных точках потока, давлением, общей формой потока. Различают установившееся и не установившиеся движение. При установившемся движении каждая неподвижная точка пространства занятого движущийся жидкостью характеризуется постоянными скоростями потока и гидродинамическим давлением.

Гидродинамикой называют раздел гидравлики, при котором изучается движение жидкости обусловленное действием приложенных к ней внешних сил. Движение жидкости может быть равномерным и неравномерным.

Линией тока называется кривая проведенная внутри потока так, что в данный момент времени векторы скорости во всех точках этой кривой касательны к ней.

Если в поперечном сечении потока жидкости выделить элементарную площадку S и провести через точки её контура линии тока, то получится трубка тока. Жидкость находящиеся в трубке тока образует элементарную струйку.

Уравнение Бернулли для установившегося движения идеальной жидкости.

Энергетическая сущность Бернулли заключается в том, что оно выражает закон сохранения энергии элементарной струйки.

Сущность: Полное удельная энергия элементарной струйки есть величина постоянная для всех сечений, хотя удельная кинематическая энергия в различных сечениях может быть различной.

Режимы движения жидкости и газа.

Различают 2 режима течения жидкости: ламинарный и турбулентный.

При ламинарном режиме течения частицы жидкости перемещаются по траекториям направленным вдоль потока без поперечного перемешивания. Поток жидкости образуется отдельными параллельными слоями; в пульсации скорости потока и давление отсутствуют.

При турбулентном режиме течения частицы жидкости перемещаются по случайным хаотическим траекториям. Турбулентное течение сопровождается постоянным перемешиванием жидкости, характеризуются наличием пульсации скорости потока, и давления жидкости.

Наличие того или иного режима течения жидкости определяется:

1. Средней скоростью потока жидкости.

2. Линейным размером сечения потока жидкости.

3. Кинематической вязкостью жидкости.

Re=Vd/V.

где Re – число Ренольда.

V – средняя скорость потока жидкости.

d - диаметр трубы внутренний.

V – кинематическая вязкость.

Агрегаты распределения жидкости.

Гидрораспределитель.

Предназначен для изменения направления потока рабочей жидкости в 2-х или более гидроцилиндрах, в зависимости от внешнего управляющего воздействия.

Золотниковый распределитель состоит:

1. Конус.

2. Цилиндрический золотник.

3. Крышки.

4. Палец.

5. Ось.

6. Рукоятка.

7. Шариковый фиксатор.

Золотник имеет цилиндрические пояски, которые перекрывают соответствующие цилиндрические расточки корпуса.

Крановые распределители.

Применяют при небольших давлениях и расходах. Запорные элементы выполняются виде цилиндрического или конического крана.

При управлении распределителем кран поворачивается относительно своей оси.

Состоит:

1. Крышки.

2. Ступица.

3. Фиксатор.

4. Пружина фиксатора.

5. Рукоятка.

6. Уплотнительная манжета.

7. Корпус.

8. Кран.

Наличие выступа «К» на ступице обеспечивает возможность управления распределителем от кулачка.

В корпусе имеется резьбовые отверстия для соединения с напорной, сливной и дренажной линиями.

Клапанные распределители.

Состоит:

1. Корпус.

2. Конические клапаны.

3. Толкатель.

4. Уплотнительное кольцо.

5. Пружина.

Р – напорная линия.

Т – сливная линия.

А – соединение с рабочим гидроагрегатов.

Х – полость управления.

Г – торцевая полость.

Принцип работы.

При подводе рабочей жидкости под давлением в полость управления в конический клапан и толкатель перемещаются под действием силы давления жидкости влево. Клапан конический садится на седло и отсекает сливную полость линии, а толкатель принудительно открывает первый конический клапан, соединяя напорную полость напорной линии (Р) с рабочей полостью А.

Предохранительные и редукционные клапаны.

Предназначенный для управления рабочей жидкостью.

Предохранительные клапаны служат для предохранения гидропривода от давления рабочей превышающего установленное.

Предохранительный клапан.

Состоит:

1. Корпус.

2. Конический клапан.

3. Пружина.

4. Пробка.

Разность между давлениями открытий и закрытия называют гистерезисом.

Предохранительный клапан прямого действия с демпфирующим

устройством.

Конический клапан имеет хвостовик с коническим пояском, который перемещается в отверстии корпуса сила пружины регулируется винтом.

Принцип работы.

При повышении давления клапан поднимается и жидкость через его проходное сечение сливается в бак. При перемещении клапана на его цилиндрическом пояске появляется демпфирующие силы, обусловленные дроссилированием жидкости через кольцевую щель через расточкой корпуса и цилиндрическим пояском клапана, в результате чего обеспечивается работа клапана без вибрации.

Предохранительный клапан непрямого действия.

Основной клапан состоит:

1. Крышки.

2. Корпус.

3. Гильза.

4. Золотник.

5. Пружина.

6. Уплотнение.

Полости: Р – напорная; Г, Ж –торцевые; Д – соединяет РСГ,

Т – сливная; Е – соединяет СЖСР.

Вспомогательный клапан состоит:

1. Клапан.

2. Седло.

3. Пружина.

4. Винт.

Принцип работы.

При увеличении давления в напорной полости вспомогательный клапан открывается и рабочая жидкость поступает в сливную полость Т. Золотник под действием силы давления жидкости перемещается влево сжимая пружину и открывая коток рабочей жидкости через основной клапан из полости Р в полость Т.

Переливной клапан с обыкновенным золотником.

Предназначен для поддержания заданного давления в напорной линии путем непрерывного слива рабочей жидкости во время работы.

Состоит:

1. Корпус.

2. Золотник.

3. Пружина.

4. Регулировочный винт.

Принцип работы.

При подводе к клапану рабочей жидкости под давлением золотника под действием разницы сил давления жидкости и пружины перемещается вверх. При этом образуется рабочее проходное сечение между острыми кромками цилиндрической расточки золотника. Чем больше расход рабочей жидкости тем больше степень открытия клапана.

Переливной клапан с дифференциальным золотником.

Устройство и принцип работы аналогичны. Золотник имеет 2 цилиндрических пояска разных диаметров d₁ и d₂. Пружина клапана воспринимает давление жидкости действующая на эффективную площадь, равную разности площади торцов золотника. Использование в клапане дифференциального золотника позволяет уменьшить размер пружины.

Редукционный клапан непрерывного действия.

Назначение: предназначен для поддержания давления в отводимом от него потоке рабочей жидкости более низкого чем давления проводимом потоке.

Применяют в гидроприводах, в которых от одного источника питаются несколько потребителей работающих при разных давлениях.

Клапан состоит из основного и вспомогательных клапанов.

Основной клапан состоит:

1. Крышки.

2. Корпус.

3. Гильза.

4. Дифференциальный золотник.

5. Пружина.

Вспомогательный клапан состоит:

1. Корпус.

2. Седло.

3. Клапан.

4. Пружина.

5. Регулировочный винт.

Вспомогательный клапан выполняет функцию переливного клапана.

Принцип работы.

Рабочая жидкость под высоким давлением поступает в полость и через дросселирующую щель поступает в полость «А». В результате дросселирования через щель давление жидкости до установленного значения. При увеличении редукционного давления выше установленного значения давления в полости «Г» увеличивается. Под действием перепада давлений на торцевых поверхностях золотник перемещается влево и сжимает пружину. Дросселирующая щель уменьшается, уменьшается и редуцированное давление до установленного давления. При уменьшении редуцированного пружина перемещает золотник вправо, уменьшая дросселирование жидкости.