Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Элементы объемного гидропривода. Учебное пособие
.pdf
61
отрицательными ускорениями, при которых силы инерции
4 5 6 4 7
3 2 1 3
F
вн
достигают значительных величин, необходима организации
защиты от ударов поршня о крышку гидроцилиндра (изнутри). В
этих случаях в конце хода гидроцилиндра устанавливают
тормозные (демпфирующие) устройства. На рис. 4.6 приведен
гидроцилиндр с концевыми тормозами и защищенным штоком.
Рис.4.6. Гидроцилиндр с концевыми тормозами и защищенным
штоком: 1, 2 – углубления; 3 – дроссели; 4 – обратные клапаны;
5, 6 – выступы поршня; 7 – резиновый сильфон
В крышках гидроцилиндра предусмотрены углубления 1 и
2, в которые при движении помещаются цилиндрические
выступы поршня 5 и 6. В конце хода кольцевой объем 1 или 2
будет выдавливаться через дроссель 3, сопротивление которого
велико, и, следовательно, скорость поршня уменьшится. Для
быстрого пуска в обход дросселей 3 предусмотрены обратные
клапаны 4, через которые осуществляется заполнение полостей
гидроцилиндра. Для защиты штока от грязи, пыли и
механических повреждений используется резиновый сильфон 7.
В некоторых механизмах дополнительным требованием к
гидроцилиндрам является обеспечение удержания нагрузки при
неподвижном поршне без подачи жидкости от насоса. В этом
случае используются гидроцилиндры с фиксирующими
устройствами на поршне (рис. 4.7).
Если давления в полостях 1 и 2 гидроцилиндра равны, то
пружины 3 смещают шарики 4 на коническую поверхность 5 и
шарики заклинивают поршень 6. При подаче жидкости от насоса
в одну из полостей в ней повышается давление и скользящий
уплотняющий элемент 7 смещается в противоположную
62
сторону. Следовательно, в начале движения шарики
1 6 2
7 5 4 3
выталкиваются из конусной щели и не создают препятствий
движению поршня. Недостатком такой конструкции является
повышенное изнашивание стенок гидроцилиндра, поэтому
распространение она получила при малых нагрузках. При
больших нагрузках положение поршня фиксируется
управляемыми обратными клапанами – гидравлическими
замками.
Рис. 4.7. Гидроцилиндры с фиксирующими устройствами на
Рассмотрим формулы расчета для гидроцилиндра,
приведенного на рис. 1.29, а.
Рабочая площадь поршня вычисляется по формуле
где D – диаметр поршня.
При подаче жидкости в штоковую полость рабочая площадь
вычисляется по формуле
где d – диаметр штока.
Расчетное движущее усилие на штоке вычисляется по формуле
где p1 – давление в подающей магистрали.
Скорость поршня определяется по формуле
где Q – подача в поршневую полость.
поршне
S1=D2/4, (4.1)
S2=(D2-d2)/4, (4.2)
Fр=p1S1, (4.3)
v=Qо/S1, (4.4)
63
Объем цилиндра равен
Vц=S1h, (4.5)
где h – ход поршня.
Из-за противодействия сил трения, сил сопротивления и сил
инерции действительное движущее усилие будет отличаться от
расчетного.
Fд=Fр-Fтр-Fин-F
где Fд – действительное усилие на штоке; Fтр – силы трения; F
, (4.6)
сопр
ин
–
силы инерции движущихся частей (равны нулю при
равномерном движении поршня); F
– силы сопротивления
сопр
сливу жидкости.
Объемный КПД гидроцилиндра можно вычислить по
формуле
=vS1/Q= vS1/(vS1+qут), (4.7)
о
где qут– утечки по поршню и штоку.
Механический КПД гидроцилиндра определяется по
формуле
/(Fвн+Fтр), (4.8)
м=Fвн
где Fвн– внешняя сила.
В зависимости от различных факторов механический КПД
колеблется от 0.85 до 0.97.
Графическое обозначение гидроцилиндров на гидросхемах
представлено в табл. 4.1
Более полно графические обозначения гидроцилиндров
представлены в ГОСТ 2.782-96.
Контрольные вопросы
1. Какие различают цилиндры в зависимости от
конструктивного исполнения?
2. Какие части имеет гидроцилиндр двустороннего
действия?
3. Что используется в гидроцилиндре с друхсторонним
штоком и зонтиком управления?
4. Чем определяет объемный и механический КПД
гидроцилиндра?
5. Что необходимо, когда силы инерции достигают
значительных величин?
64
Графическое обозначение цилиндров
Наименование
Обозначение
Цилиндр двухстороннего действия
с односторонним штоком
Цилиндр двухстороннего действия
с двухсторонним штоком
Цилиндр двухстороннего действия
телескопический с односторонним
выдвижением
Цилиндр дифференциальный
Цилиндр двухстороннего действия
с подводом рабочей среды через
шток с односторонним (а) и
двухсторонним штоком (б)
Цилиндр двухстороннего действия
с постоянным торможением в
конце хода со стороны поршня (а)
и с двух сторон (б)
Цилиндр двухстороннего действия
с регулируемым торможением в
конце хода со стороны поршня
Цилиндр двухстороннего действия
с регулируемым торможением в
конце хода с двух сторон (а) и
соотношением площадей 2:1 (б)
2:1
Цилиндр двухкамерный
двухстороннего действия
Цилиндр с встроенными
механическими замками
Таблица 4.1
65
5. ПОВОРОТНЫЕ ГИДРОДВИГАТЕЛИ
1
2
3
p
1
p
2
4
Для угловых перемещений приводимых узлов на угол,
меньший 360°, применяют поворотный гидродвигатель, который
определяется как объемный гидродвигатель с ограниченным
углом поворота. В зависимости от типа рабочего органа
различают поршневой, шиберный и мембранный поворотный
гидродвигатель [5].
Гидропривод с поворотным гидроприводом называют
поворотным гидроприводом.Конструктивно поворотный
гидродвигатель состоит из статора 1 и поворотного ротора 2,
несущего лопасть (пластину) 3 (рис. 5.1). Кольцевая полость
между внутренней поверхностью статора и ротора разделена
уплотнительной перемычкой 4. При подаче жидкости под
давлением p1 пластина 3 будет поворачиваться по часовой
стрелке. Угол поворота вала гидродвигателя с одной рабочей
пластиной обычно не превышает 270–280°. Поворотные
гидродвигатели выпускаются в однопластинчатом и
многопластинчатом исполнении.
Рис. 5.1. Поворотный гидродвигатель: 1 – статор; 2 – ротор;
3 – лопасть; 4 – уплотнительная перемычка
При изготовлении поворотных гидродвигателей
необходимо обеспечивать жесткость их деталей, чтобы
предотвратить выпучивание плоских поверхностей боковых
66
крышек, в результате чего может быть нарушена внутренняя
герметичность агрегата.
Расчетная величина крутящего момента М на валу
гидродвигателя с одной пластиной равна произведению силы Р,
развиваемой перепадом давления жидкости
на
рабочую площадь F пластины, на плечо h приложения этой
силы:
. (5.1)
Из рис. 5.1 видно, что рабочая площадь пластины
определяется формулой
, (5.2)
где D – внутренний диаметр статора; d – диаметр вала ротора;
b – длина пластины.
Плечо приложения силы можно вычислить по формуле
. (5.3)
В соответствии с этим расчетная величина крутящего
момента
. (5.4)
Рабочий объем определится формулой
. (5.5)
Угловую скоростьвала можно вычислить по формуле
, (5.6)
где Q – расход жидкости.
Реальный момент Мр и угловая скорость р будут меньше
расчетных на величину потерь трения и утечек жидкости,
характеризуемых механическим
КПДгидродвигателя:
об
р
и
мех
и объемным
мех
об (5.7)
Для многопластинчатого гидродвигателяэти формулы
примут вид
и
, (5.8)
где z – число пластин.
67
Подобные многопластинчатые гидродвигатели применяют
p
1
p
2
2
3
1
d
l
для больших крутящих моментов, которые для
трехпластинчатого типа работают при давлениях до 30
МПа.Углы поворота ротора при одной, двух и трех пластинах
соответственно равны 280, 140 и 70°.
Обеспечение герметичности является основной трудностью
при изготовлении многопластинчатых двигателей. Как вариант
улучшения герметичности используются подвижные пластины
(по аналогии с пластинчатыми гидромашинами), нагруженные в
радиальном направлении либо пружинами, либо путем подвода
жидкости в пазы ротора.
В некоторых типах поворотных гидродвигателей
осуществляется преобразование поступательного движения во
вращательное с помощью кривошипно-шатунного механизма
(рис. 5.2) [2].
Рис. 5.2. Кривошипно-шатунный механизм:
1 – цилиндр; 2 – рычаг; 3 – выходной вал
Давление жидкости, поступившей в левую или правую
полости цилиндра 1, вызывает возвратно-поступательное
движение, поворачивающее рычаг 2 и выходной вал 3.
Расчетная угловая скорость определяется формулой
, (5.9)
где – площадь сечения поршня диаметром d; l –
радиус рычага.
68
Шестеренные и винтовые механизмы также используются
p
1
p
2
2 13
для преобразования поступательного движения во
вращательное.
На рис. 5.3 изображен поворотный гидродвигатель с
преобразованием движения с помощью реечно-шестеренной
пары.
Рис. 5.3.Поворотный гидродвигатель с преобразованием
движения с помощью реечно-шестеренной пары
При подаче жидкости в левую или правую полость
гидродвигателя рейка 1 поступательно перемещается и приводит
в движение шестерню 2, находящуюся с ней в зацеплении.
Длина резьбы 3 на рейке определяет угол поворота шестерни.
Как правило, в этихгидродвигателях угол поворота не
превышает 360.
Графическое обозначение поворотных гидродвигателей на
гидросхемах соответствует ГОСТ 2.782-96.
Контрольные вопросы
1. Какие различают поворотные гидродвигателипо типу
рабочего органа?
2. Из чего состоит конструктивно поворотный
гидродвигатель?
3. Что необходимо обеспечить при изготовлении
поворотного гидродвигателя?
4. Что является основной трудностью при изготовлении
многопластинчатых двигателей?
5. Что происходит при подаче жидкости в левую и правую
части гидродвигателя?
69
6. ГИДРОАППАРАТУРА
К гидроаппаратам относят устройства, которые используют
для распределения и управления расходом, изменения
направления движения жидкости и для регулирования давления
в гидроприводе.
Можно выделить три типа гидроаппаратов.
К гидроаппаратам первого типа относятся
гидрораспределители. Это устройства, основным назначением
которых является изменение согласно внешнему управляющему
воздействию направления движения потоков жидкости в
нескольких гидролиниях, а также осуществление пуска и
остановки потока.
К гидроаппаратам второго типа относятся клапаны. Это
устройства, способные изменять проходную площадь,
пропускающую поток под его воздействием. В зависимости от
типа существуют клапаны:
- поддерживающие в полостях гидросистемы давление
жидкости в заданных пределах независимо от пропускаемого
расхода;
- ограничивающие в безопасных пределах повышение
давления;
- допускающие движение потока в одном определенном
направлении.
К гидроаппаратам третьего типа относятся дроссели. Это
регулирующие устройства, способные устанавливать
определенную связь между перепадом давлений до и после
дросселя и пропускаемым расходом.
Существуют гидроаппараты, совмещающие функции трех
перечисленных типов. Часто гидрораспределители, кроме распределительных функций, выполняют функции дросселей или
клапаны используются как элементы, распределяющие потоки.
6.1. Гидрораспределители
Гидрораспределитель состоит из корпуса, с отверстиями для
подвода и отвода жидкости, и запорно-регулирующих
элементов. Для управления гидрораспределителями
70
используются электрические, механические, гидравлические и
Q
1
I
Q
1
II
Q
2
Q
2
1 2
пневматические устройства.
В зависимости от типа запорно-регулирующих элементов
выделяют золотниковые, клапанные и крановые
гидрораспределители [2-5].
Золотниковые гидрораспределители обладают следующими
преимуществами:
- простая конструкция;
- небольшие переключающие усилия;
- высокая переключаемая мощность;
- незначительные потери;
- большое количество вариантов управления.
Различают двух-, трех- и многопозиционные
гидрораспределители в зависимости от фиксированных
положений золотника. Количество распределительных каналов в
корпусе равно числу присоединенных к распределителю
гидролиний. В результате движения золотника реализуется
разделение или соединение кольцевых каналов.
Рассмотрим двухпозиционный золотниковый
гидрораспределитель, представленный на рис. 6.1. Он
используется для изменения направления движения поршня
гидроцилиндра и способен работать в двух крайних позициях I и
II. Такой гидрораспределитель работает дискретно, т.е.
выполняет только функции позиционного переключателя. Он не
может плавно и непрерывно изменять скорость и направление
движения поршня в гидроцилиндре.
Рис. 6.1. Двухпозиционный золотниковый гидрораспределитель:
1 – корпус; 2 – золотник
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]