Общие сведения о гидроприводах

1. Определение гидропривода

Гидравлическим приводом (гидроприводом) называется устройство (агрегат) для приведения в движение механизмов и машин, составленное из приводного двигателя, гидропередачи, устройств управления, дополнительных и вспомогательных устройств.

Гидропривод (или гидравлический привод) используется для того, чтобы приводить в движение механизмы механизмов и машин, составленное из приводного двигателя, гидропередачи, устройств управления, дополнительных и вспомогательных устройств. Он представляет собой совокупность устройств, которые, помимо приведения в движение механизмов также регулируют и реверсируют скорости движения выходного звена гидравлического двигателя. Существует множество разновидностей гидравлического привода, наиболее широко применяются гидродинамические и объемные.

В первых используется кинетическая энергия потока жидкости. Что касается объемных гидроприводов, то в них используется потенциальная энергия давления. Составляющие объемного гидропривода - устройства управления, гидравлические линии, гидропередачи и вспомогательные устройства.

Объёмная гидропередача представляет собой так называемую силовую часть гидравлического привода. В ее состав входят объёмный насос, который преобразовывает механическую энергию приводящего двигателя в энергию потока рабочей жидкости и объемный гидравлический двигатель, при помощи которого энергия потока рабочей жидкости превращается в механическую энергию выходящего звена. Иногда в состав гидропередачи входит и гидроаккумулятор, то есть гидроёмкости в которых аккумулируется энергия сжатой рабочей жидкости. Впоследствии при помощи этой энергии приводится в работу гидравлический двигатель. Иногда гидропередачи вклюбчают в себя таке гидропереобразовательи - гидравлические машины значительного объема, в которых энергия одного потока рабочей жидкости преобразуется в энергию другого потока рабочей жидкости, при этом меняются показатели P и Q. Устройства гидропривода, равно как и поток управляются при помощи устройства управления (управление потоком - изменение или поддержание на заданном уровне расхода жидкости в гидросистеме, ее давления, изменение направления потока в случае необходимости). Работа гидпроривода контролируется при помощи устройств управления. В их состав входят: гидрораспределитель - с его помощью меняется направление потока сжатой жидкости, контролируется необходимая последовательность работы гидродвигателей и т.п.; регулятор давления – состоящий из клапанов предохранительного, редукционного, переливного и др., при их помощи регулируется давление рабочей жидкости; регулятор расхода – в его состав входят делители и сумматоры потоков, дроссели, направляющие клапаны и др.; гидравлические усилители - они используются для управления работой насосов, гидравлический двигателей и устройств управления (управление осуществляется при помощи рабочей жидкости, сопровождаясь усилением мощности сигнала управления). Вспомогательные устройства, при помощи которых достигается надежность работы всех составляющих гидропривода, это: кондиционеры рабочей жидкости (включая фильтры, теплообменные аппараты и другие составляющие);уплотнители, при помощи которых достигается герметичность гидросистемы; гидроёмкости в которых содержится рабочая жидкость (гидробаки и гидроаккумуляторы). Конкретный состав устанавливаемых устройств зависит от назначения гидравлического привода и условий его эксплуатации.

В состав гидравлических линий входят трубы, каналы и соединения, рукава высокого давления, через которые в процессе работы проходит рабочая жидкость. Гидролинии входят в общую гидросистему, и, в зависимости от предполагаемого метода их использования, делятся на всасывающие, напорные, сливные, дренажные и гидравлические линии управления. Объемные гидравлические приводы подразделяются по конструкции и элементам объемного гидропривода, которые входят в состав гидропередачи. Выделяется несколько признаков:

Характер движения выходного звена – сюда относятся гидропривод вращательного движения, его гидродвигателем является гидромотор, чье ведомое звено (вал или корпус) вращается; гидропривод поступательного движения, где вместо гидродвигателя применяется гидроцилиндр; двигатель, в котором ведомое звено совершает возвратно-поступательное движение; гидропривод поворотного движения.

Каждый из входящих в состав гидропривода элементов выполняет определенные функции. На рис. 40 приведена функциональная структурная схема гидропривода. Приводной двигатель является входным звеном гидропривода и источником его механической энергии. Тип приводного двигателя характеризует гидропривод: например, электрогидропривод, дизельгидропривод, турбогидропривод, пневмогидропривод и т. д. Гидропередача является основой гидропривода и предназначена для передачи механической энергии от приводного двигателя к нагрузке посредством жидкости. Гидропередача состоит из двух гидравлических машин: насоса и гидродвигателя, соединенных гидромагистралью (гидролинией), предназначенной для прохождения жидкости в процессе работы гидропривода, и являющихся преобразователями энергии (рис. 41). Насос служит для создания потока жидкости, т. е. преобразования механической энергии приводного двигателя в энергию гидравлическую, а гидродвигатель для преобразования энергии потока жидкости в энергию движения выходного звена гидропередачи (механическую энергию). В зависимости от вида механической энергии различают объемные и динамические гидропередачи. В объемной гидропередаче энергия от одного звена к другому передается за счет гидростатического давления при относительно малом значении кинетической энергии и геометрического напора, поэтому связь между механическими звеньями или соединениями осуществляется с помощью геометрически изолированного объема рабочей жидкости, что и определило название гидропередачи. Кинематика таких передач практически не зависит от нагрузки, поэтому ее скоростные и силовые параметры могут рассматриваться раздельно. Гидроприводы с объемной гидропередачей называются объемными. В гидродинамической передаче энергия передается главным образом за счет кинетической энергии жидкости. В таких передачах кинематика существенно зависит от нагрузки, т. е. Передача не обладает собственной кинематикой. Гидроприводы с гидродинамической передачей называются гидродинамическими.

Устройства управления

Дополнительные устройства

Приводящий двигатель

Гидропередача

Нагрузка

Вспомогательные устройства

Схема 1 - Структурная схема гидропривода

Устройства управления предназначены для управления энергией потока жидкости, т. е. режимом работы и рабочими параметрами гидропривода, и соединены с гидропередачей вспомогательной гидролинией, по которой проходит рабочая жидкость в процессе управления гидроприводом. К устройствам управлени относятся распределители, регуляторы расхода и давления, гидроусилители и др. Устройства управления гидроприводом предназначены для обеспечения его нормальной работы и по функциональному назначению разделяются на распределители, регуляторы расхода, регуляторы давления, а по принципу работы - на дроссельные и клапанные. Основным элементом всех устройств управления является запорно-регулирующий элемент - подвижная деталь, при перемещении которой частично или полностью перекрываются проходные сечения устройства. Основными рабочими параметрами устройств управления гидроприводами является расход Q, площадь сечения проходного канала S и перепад давления Δp. Форма связи между этими параметрами зависит от принципа работы устройства.

К устройствам управления относятся: гидрораспределители, регуляторы давления (предохранительный, редукционный, переливной и другие клапаны), регуляторы расхода (делители и сумматоры потоков, дроссели и регуляторы потока, направляющие клапаны), гидравлические усилители.

Вспомогательные устройства обеспечивают надежную работу всех элементов гидропривода. К ним относятся: кондиционеры рабочей жидкости (фильтры, теплообменные аппараты и др.); уплотнители, обеспечивающие герметизацию гидросистемы; гидравлические реле давления; гидроемкости (гидробаки и гидроаккумуляторы рабочей жидкости) и др.

Дополнительные устройства предназначены для обеспечения заданных характеристик гидропривода. К этим устройствам относятся предохранительные клапаны, аккумуляторы и др.

Вспомогательные устройства гидропривода не затрагиваютсути энергетических процессов и предназначены для обеспечения его функционирования в заданных условиях. К ним относятся гидромагистрали, средства очистки и охлаждения жидкости, элементы уплотнения, емкости для жидкости, смазочные устройства и др.