Министерство образования и науки РФ

Марийский государственный технический университет

Кафедра ТТМ

Проектирование и расчет гидропривода

Элементы гидропривода и гидроавтоматики

Методические указания

к выполнению лабораторных и практических работ

Разработал

доц. Ротт А.Р.

. Йошкар-Ола

Цель работы: Ознакомиться с методикой разработки принципиальной схемы гидропривода, видами, назначением и принципом действия основных элементов и устройств гидропривода и гидроавтоматики.

Задание на лабораторную работу:

• Прочитать описание, изучить методику построения принципиальной схемы гидропривода, назначение и принцип действия основных элементов и устройств гидропривода

• Изучить конструкции гидроаппаратов, имеющиеся в лаборатории

• Составить отчет о проделанной работе

1. Задание на проектирование и разработка принципиальной схемы гидропривода

Проектирование гидропривода начинают с анализа его функционального назначения, исходных данных для проектирования и разработки принципиальной схемы.

Принципиальная схема гидропривода (ГП) определяет состав его элементов и связи между ними. Элементы ГП на схеме изображаются с помощью стандартных обозначений (См. приложение). Основанием для разработки принципиальной схемы ГП является техническое задание на проектирование, в котором указывается функциональное назначение и общие требования к гидроприводу, а также условия его работы. В задании приводятся исходные данные для проектирования, к которым в зависимости от типа гидродвигателя обычно относятся:

–нагрузка на штоке гидроцилиндра (ГЦ);

- скорость движения штока ГЦ при рабочем ходе;

- ход штока ГЦ;

–крутящий момент на валу гидромотора (ГМ);

- частота вращения вала ГМ.

Чтобы разработать принципиальную схему, вначале необходимо определиться с элементами проектируемого гидропривода. К основным элементам относятся:

1. Гидродвигатель. Преобразует энергию потока рабочей жидкости в механическую энергию выходного звена, воздействующего на исполнительный механизм или рабочий орган объекта. Выбор типа гидродвигателя (ГД) зависит от характера перемещения. При поступательном перемещении используетсягидроцилиндрс односторонним или двусторонним штоком в зависимости от функционального назначения и особенностей проектируемого объекта. При вращательном движении –гидромотор(реверсивный или нереверсивный).

2. Способ регулирования.В зависимости от особенностей проектируемого ГП может бытьобъемнымилидроссельным. Объемное регулирование используется обычно в гидроприводах большой мощности. Оно обладает лучшими нагрузочными характеристиками и имеет более высокий КПД, однако регулируемые гидромашины более дорогостоящие, чем нерегулируемые, поэтому объемное регулирование обычно применяют, когда существенными являются энергетические показатели, например, в гидроприводах большой мощности и с длительными режимами непрерывной работы.

3. Насос.Преобразует механическую энергию приводного двигателя (например, электродвигателя) в энергию потока рабочей жидкости. Может бытьрегулируемымилинерегулируемым. Выбор типа насоса зависит от принятого способа регулирования. При дроссельном регулировании выбирают нерегулируемый насос. Это относится к сравнительно маломощным (до 5-7 кВт) ГП с небольшой продолжительностью непрерывной работы. В этом случае можно применять недорогие, например, шестеренные насосы.

4. Дроссель.Предназначен для управления расходом и изменения параметров потока рабочей жидкости, что используется для изменения скорости движения выходного звена гидродвигателя и соответствующего рабочего органа. Используется при дроссельном способе регулирования в сочетании с нерегулируемым насосом, поскольку в ГП с объемным регулированием последнее осуществляется за счет насоса. Место установки дросселя – последовательно или параллельно с гидродвигателем. При последовательной установке – на входе в ГД или на выходе из него. При определении места установки дросселя необходимо учитывать характер нагрузки, наличие рабочих и холостых ходов ГД, требования к стабильности скорости и другие факторы. При знакопеременной нагрузке на проектируемый ГД более предпочтительна установка дросселя на выходе из него, чем обеспечивается лучшее регулирование в том случае, когда действие нагрузки совпадает с направлением движения выходного звена ГД. При включении дросселя параллельно с гидродвигателем получается более высокий КПД, меньше нагревается рабочая жидкость, но зато хуже обеспечивается стабильность скорости выходного звена. При установке дросселя перед гидродвигателем нагретая при дросселировании жидкость поступает в ГД, ухудшая тепловой режим привода. Поэтому из двух вариантов последовательного включения дросселя предпочтительным является его установка за гидродвигателем.

По конструкции, функциональному назначению и принципу действия дроссель может быть обычным (регулируемым) или регулируемым с обратным клапаном. Регулируемый дроссель с обратным клапаном применяется в том случае, когда регулирование требуется только при движении выходного звена ГД в одном направлении, обычно при рабочем ходе.

5. Распределитель.Служит дляизменения направлениядвижения потока рабочей жидкости и обеспечения требуемой последовательности включения в работу гидродвигателей. Выбирается в зависимости от числа позиций и способа управления.

Число позиций распределителя определяется по числу операций, которые он должен обеспечить. Если требуется обеспечить лишь движение выходного звена гидродвигателя в двух направлениях и реверс, то распределитель должен быть двухпозиционным. Если, кроме того, необходима остановка гидродвигателя и разгрузка насоса, распределитель должен быть трехпозиционным.

По типу управления распределители бывают: с ручным, электромагнитным, механическим (от кулачка), гидравлическим и электрогидравлическим управлением. В автоматических системах используется обычно электромагнитное или электрогидравлическое

управление, при этом команда подается дистанционно от электрической схемы управления.

6. Напорный клапан.Предназначен дляограничения давленияв подводимом потоке рабочей жидкости. Напорный клапан типа Г54-2 обычно применяется в случаях, когда требуется только предохранить систему от чрезмерного давления. При дроссельном регулировании как правило применяется напорный клапан непрямого действия типа Г52-2, который работает, как переливной. Предохранительный клапан работает на максимально допустимое давление, а переливной – на рабочее.

7. Фильтр.Предназначен дляочисткирабочей жидкости. Основным параметром фильтров является тонкость очистки, под которой понимается возможность удержания частиц определенного размера.

Фильтр ставится либо во всасывающей, либо в напорной, либо в сливной линиях. Наиболее часто применяется установка фильтра на сливной линии, так как в этом случае он не испытывает высокого давления, не создает дополнительного сопротивления на входе в насос и задерживает все механические примеси в жидкости, возвращающейся в бак. Вместе с тем, наиболее эффективно фильтр может защитить только элемент, установленный непосредственно после него.

8. Гидролинии.Предназначены длядвижениярабочей жидкости или передачи давления от одного элемента к другому. Гидролиниями все элементы гидропривода объединяются в единую гидросистему. В зависимости от назначения отдельные участки гидролинии подразделяются на всасывающие, напорные, сливные, дренажные и управления. На практике гидролинии реализуют в виде трубопроводов (стальных или медных труб и рукавов высокого давления).

9. Гидробак.Предназначен для питания гидропривода рабочей жидкостью. Кроме того, через гидробак осуществляется теплообмен между рабочей жидкостью и окружающим пространством. В нем также происходит выделение из рабочей жидкости воздуха, пеногашенгие и оседание на дно механических примесей.

Пример принципиальной схемы гидропривода показан на рис. 1, а справочные данные по основным гидравлическим аппаратам и их условные обозначения на гидравлических схемах приведены в приложении.