Л.А. Иванов В.М. Пачевский

ГИДРАВЛИКА

Учебное пособие

Воронеж 2008

ГОУВПО «Воронежский государственный

технический университет»

Л.А. Иванов В.М. Пачевский

ГИДРАВЛИКА

Издание второе, переработанное и дополненное

Утверждено Редакционно-издательским советом

университета в качестве учебного пособия

Воронеж 2008

УДК 530.1 (075.8)

Иванов Л.А. Гидравлика: учеб. пособие / Л.А. Иванов, В.М. Пачевский. 2-е изд., перераб. и доп. Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2008. 142 с.

Учебное пособие содержит вопросы, относящиеся к рабочим жидкостям гидросистем, методов описания их движения, основные законы гидростатики и гидродинамики жидкостей. Освещены проблемы образования кавитации гидравлического удара, рекомендации по фильтрации рабочих жидкостей.

Издание соответствует требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 151000 «Конструкторско-технологическое обеспечение автоматизированных машиностроительных производств», специальности 151002 «Металлообрабатывающие станки и комплексы», дисциплине «Гидравлика».

Учебное пособие предназначено для студентов очной и очно-заочной форм обучения. Может быть использовано при выполнении курсовых и дипломных проектов и как руководство при выполнении лабораторных работ.

Учебное пособие подготовлено в электронном виде в текстовом редакторе MS Word XP и содержится в файле УП.Гидравлика.doc.

Табл. 4. Ил. 29. Библиогр.: 16 назв.

Научный редактор д-р техн. наук, проф. А.Н. Осинцев

Рецензенты: кафедра естественных дисциплин Воронежской

государственной технологической академии

(зав. кафедрой д-р техн. наук, проф.

А.С. Борсяков);

д-р техн. наук, проф. Ю.С. Ткаченко

© Иванов Л.А.,

Пачевский В.М., 2008

© Оформление. ГОУВПО

«Воронежский государственный

технический университет», 2008

ВВЕДЕНИЕ

Гидравликой (гидромеханикой) называется раздел физики, в котором изучаются законы равновесия и движения жидкостей, а также взаимодействие движущихся жидкостей с контактируемыми твердыми телами. В гидравлике не учитывают молекулярное строение жидкостей, рассматривая их как сплошную среду, непрерывно распределенную в рабочих объемах.

Гидродинамикой называется раздел гидромеханики, в котором рассматриваются условия и закономерности движения жидкостей под действием приложенных к ним сил.

Отличительной особенностью жидкостей по сравнению с твердыми телами является их текучесть, то есть малая сопротивляемость деформации сдвига.

Несжимаемой жидкостью называется капельная жидкость, зависимостью плотности которой от давления в рассматриваемой задаче можно пренебречь. Идеальной жидкостью называется жидкость, в которой отсутствует внутреннее трение. Вязкими жидкостями называются жидкости, для которых наличие внутреннего трения необходимо учитывать. Баротропной жидкостью называют жидкость, плотность которой зависит только от давления.

Законы гидравлики применяются в различных областях науки и техники. Например, расчет водо,- нефте,- газо, масло- трубопроводов, расчет параметров насосов, гидроприводов и гидроузлов металлорежущих станков и технологического оборудования: кузнечно–прессового, литейного и других. Сжимаемость жидкостей незначительна и при расчетах принимается постоянной; учитывается при решении специальных задач (гидравлический удар, подводный взрыв и т.п.).

1. Гидропривод как фактор автоматизации станков и станочных комплексов

В общем случае под приводом понимается механизм (устройство), приводящее в действие рабочие органы станков и технологического оборудования. По принципу действия различают:

1. ступенчатое регулирование скорости – обеспечивается коробками скоростей или подач, а также электроприводом переменного тока;

2. бесступенчатое (плавное) регулирование выходных звеньев – обеспечивается электроприводом постоянного тока и гидроприводом.

На гидропривод распространяется требование вакуумной техники, то есть, обеспечение герметичности гидросистемы.

Гидропривод состоит из источника гидравлического потенциала (насос), аппаратуры, регулирующей давление и расход жидкости, выходного гидроцилиндра (гидродвигателя), осуществляющего перемещение рабочего органа технологического оборудования, коммутационных магистралей (трубопровод, гибкие шланги), связывающих узлы гидропривода и вспомогательные устройства (контрольно – измерительная аппаратура, система фильтров очистки минерального масла, и т.п.).

В гидравлических приводах для получения механического движения используют давление жидкости. Высокая подвижность и малая сжимаемость жидкостей позволяют с помощью простого по конструкции двигателя поступательного движения – гидроцилиндра – выполнить практически все требования, предъявляемые к движению рабочих органов в станках: по скорости, равномерности движения, усилиям, частоте переключений и др. Рабочее давление жидкости в гидроприводах станков значительно выше, чем давление сжатого воздуха в пневмопритводах, поэтому габаритные размеры гидравлических исполнительных механизмов соответственно меньше, чем пневматических, и они легче встраиваются в станок. Гидравлические двигатели вращательного движения также имеют меньшие размеры и массу на единицу мощности по сравнению с электродвигателями.

Гидравлический привод удобно сочетается с другими типами приводов, электронными системами управления станками, а также имеет и другие преимущества, благодаря которым гидропривод является эффективным средством автоматизации станков и устройств, способствующих их более эффективному использованию (промышленных роботов, автоматизированных магазинов инструментов и складов продукции; устройства контроля размеров заготовок, деталей и др.).

К преимуществам гидропривода, по сравнению, например, с механическими и электроприводами, следует отнести возможность реализации автоматического циклового действия, компактность, малую металлоемкость, способность бесступенчатого регулирования скорости рабочих органов, лучшие динамические свойства реверсирование прямолинейного движения, обеспечение надежной смазки. Гидроприводам присущи: надежная защита от перегрузок, перестройка технологического оборудования на различные режимы работы, возможность автоматизации, высокая энергоемкость, то есть, получение больших сил и мощностей при сравнительно небольших габаритах и собственной массе гидродвигателей. Например, габариты и масса современных гидродвигателей составляют около 20% по сравнению с электродвигателями аналогичной мощности. Для гидросистем характерна высокая энергоемкость рабочей среды. Давление жидкости достигает 35 – 100 Мпа и более. Диапазон бесступенчатого регулирования скоростей для поступательных движений лежит в пределах от 3 мм/мин до 90 м/мин, для вращательных от 0,1 мин^-1 до 50000 мин^-1. Малая инерционность гидродвигателей дает возможность частых и быстрых переключений. Так, для гидроцилиндров частота переключений составляет 400 мин^-1, для гидромоторов – 500 мин^-1. Например, время реверса гидромотора мощностью 3,75 квт составляет 0,02 сек.

Недостатками гидропривода, ограничивающими его применение являются: нестабильность работы из – за неизбежности температурных колебаний рабочей жидкости, более низкий к.п.д. из-за утечек рабочей жидкости, и особенностей работы насосов постоянной и нерегулируемой подачи; невозможность точного соблюдения передаточного отношения при согласовании движений рабочих органов станка, необходимость применения устройств очистки и охлаждения жидкости, повышенная пожароопасность при работе с минеральными маслами.