1. Гидравлические системы. Гидропривод
1.1. Общие сведения о гидравлическом приводе. Основные понятия и определения
ГП (гидропривод) –это гидравлическая система -совокупностьГМ(гидромашин) с соответствующей регулирующей и распределительной гидроаппаратурой,вспомогательных устройств и гидролиний (трубопроводов), предназначенных дляпередачи энергии и преобразованиядвиженияпосредством жидкости на расстояние.
При помощи ГПможно передавать и преобразовывать энергию с одновременным выполнением функциирегулированияиреверсирования скорости выходного звена, а такжепреобразовывать один вид движения в другой.
Энергия– величина, характеризующая состояние системы. Состояние системы меняется, когда в системе тел производитсяработа. Различаютдва вида механическойэнергии:кинетическую- энергиюдвижения, зависящую от относительной скорости тел, ипотенциальную– энергиюположения,зависящую от относительного расположения тел.
Любые сложные системы, раскладывают наподсистемыразличного уровня. ВГПвыделяют:1.гидропередача;2.гидроаппаратура;3. вспомогательные устройства.
1. Гидравлическая передача - это составнаясиловая частьГП, которая состоит изГМ и гидролиний, она на входепреобразует механическую энергию в гидравлическую, котораяпередается жидкостью, затем на выходе снова переходит в механическую, приводящую в действие исполнительные механизмы.
По принципу рабочего процесса гидравлические передачи подразделяются наобъемные и гидродинамические.
2. Гидроаппаратура – это устройства управленияГП, при помощи которых он регулируется, а также средства защиты его от чрезмерно высоких и низких давлений жидкости. К гидроаппаратуре относятсядроссели, клапаныразного назначения игидрораспределители– устройства для изменения направления потока жидкости.
3. Вспомогательными устройствами служат так называемые кондиционерыРЖ (рабочей жидкости), обеспечивающие ее качество и состояние. Это различные отделители твердых частиц, в том числе фильтры, теплообменники (нагреватели и охладители жидкости), гидробаки, а также гидроаккумуляторы.
Перечисленные элементы связаны между собой гидролиниями, по которым движетсяРЖ.
1.2. Объемный гидропривод
ОГП(объемный гидропривод) - это совокупностьобъемныхГМ, гидроаппаратуры, гидролиний (трубопроводов) и вспомогательных устройств, предназначенных дляпередачи энергии и преобразования движения посредством жидкости.
Принцип действия ОГПоснован на малой сжимаемости капельных жидкостей и передаче давления в них позакону Паскаля –давление, приложенное к внешней поверхности жидкости, передается всем точкам этой жидкости и по всем направлениямодинаково.
Схема простейшей гидропередачиприведена нарис. 1.1. Два цилиндра1и2 заполнены жидкостью и соединены между собой трубопроводом. Поршень цилиндра1 под действием силыF1 перемещается вниз на расстояниеh1, вытесняя жидкость в цилиндр2.Поршень цилиндра2преодолевает силуF2 и поднимается наh2.
Рис. 1.1. Схема простейшей гидропередачи
Если пренебречь потерями давления в системе, то по закону Паскаля давление в цилиндрах будет одинаковым и равным
1. Р = F1 / S1 = F2 / S2, [Па = Н/м2]
где S1иS2– площади поршней цилиндров1и2вм2.
Часто применяют мегапаскаль –1МПа=106Па= 1 Н/мм2.
Считая жидкость практически несжимаемой, можно записать
2. q = S1 h1 = S2 h2 или 3. Q = S1V1 = S2V2,
где q – рабочий объем вм3; h – ход поршней вм:Q – подача (расход) жидкости вм3/с;V – скорости перемещения поршней вм/с.
Мощность, затрачиваемая на перемещение поршня в цилиндре1, выражается соотношением
4. N = F1 V1 = Р S1V1. [Вт = Нм/с]
Так как расход жидкостиQ = S1V1, тоусловие передачи энергии(при отсутствии сил трения) можно представить в виде
5. N = F1 V1 = Р Q = F2 V2,
где РQ– мощность потока жидкости;F2V2– мощность, развиваемая поршнем цилиндра2, т.е. это работавыходного звена, отнесенная к единице времени.
Гидравлическое передаточное число, равное отношению сил на выходе и входе гидропередачи, можно представить как отношение диаметров цилиндров (в квадрате) вовторой степени.(Механическоепередаточное число равно отношению плеч действия силв первой степени). УчитываяF = Р S, получим
6. Uг =F2 /F1 = (S2/ S1) = (πd22/4) / (πd12/4) = (d2 / d1)2.
Каждый ОГПсодержит источник энергии, т.е. жидкость под давлением. Повиду источника энергииОГП разделяют натри типа: насосный, аккумуляторный и магистральный.
1. Насосный ГП – этоОГП, в которомРЖподается в гидродвигательобъемным насосом, входящим в состав этогоГП. Он применяется наиболее широко.
Термин насосный ГПвключает в себя понятиеобъемная гидропередача– этосиловая часть насосногоГП, состоящая из насоса, гидродвигателя (одного или нескольких) и связывающих их гидролиний.
Для привода насоса в насосномГПмогут быть использованы различные двигатели. В связи с этим, если в понятие насосногоГПвключают такжеприводной двигатель, то в зависимости от типа этого двигателя различаютэлектрогидропривод,турбогидропривод,дизельгидропривод и т.д.
2. Аккумуляторный ГП –в немРЖподается в гидродвигатель от предварительно заряженногогидроаккумулятора. ТакиеГПиспользуют в системах скратковременнымрабочим циклом или ограниченным числом циклов.
3. Магистральный ГП – в немРЖпоступает в гидродвигатель изгидромагистрали. НапорРЖв гидромагистрали создаетсянасосной станцией, состоящей из одного или нескольких насосов и питающей несколькоГП.