12. 3.11 Пневмо- и гидрооборудование

В гидроприводах самоходных машин применяются насосы и моторы различных типов, которые являются наиболее сложным гидравлическим оборудованием. Работоспособность насоса определяет безотказность работы всего гидропривода машины. В случае его отказа, ни один из гидродвигателей не может быть приведен в действие.Гидронасосы и гидромоторы, очень часто обратимые гидромашины и имеют лишь некоторые отличия. Правда, аксиально-поршневые насосы для закрытых схем гидропривода содержат дополнительные гидроэлементы, о которых будет сказано ниже. Гидронасос предназначен для обеспечения перемещения рабочей жидкости в процессе преобразования механической энергии приводного двигателя внутреннего сгорания или электромотора в энергию потока рабочей жидкости, поэтому назначение насоса - нагнетание рабочей жидкости в трубопроводы.Обычно гидронасос считается источником создания давления в гидравлической системе. Однако такое определение неточно, так как для получения давления должно быть создано сопротивление потоку рабочей жидкости в виде внешней нагрузки на валу гидромотора или гидроцилиндра. Гидромотор преобразует энергию потока рабочей жидкости, развиваемую гидронасосом, в энергию вращения выходного вала для приведения в действие исполнительного механизма машин и оборудования. Основными параметрами любого гидронасоса являются рабочий объем V, номинальное давление Р _ном и номинальная частота вращения n _ном, а производными - производительность (подача) Q _ном, потребляемая мощность N _ном , а также полный КПД .

В гидроприводах самоходных машин применяются роторно - вращательные и роторно - поступательные насосы, которые по виду рабочих органов разделяют на:

-поршневые; -шестеренные; - шиберные (пластинчатые).

По углу между осями блока и поршня различают:

-аксиально-поршневые; - радиальные.

По механизму передачи движения аксиально-поршневые гидронасосы классифицируют на следующие типы:-с наклонным блоком;- с наклонным диском (шайбой).

В свою очередь радиально-поршневые гидронасосы подразделяют на:

-кулачковые; - кривошипные.

Гидронасосы могут быть выполнены с нерегулируемым и регулируемым рабочим объемом и предназначены для работы как в режиме объемного насоса, так и в режиме объемного гидромотора (насоса-мотора) с реверсивным и нереверсивным направлениями потока. Сравнительная оценка основных параметров гидромашин различных типов показывает, что каждый тип имеет определенные конструктивные особенности, которые определяют область их использования, целесообразную с технической и экономической точек зрения. Шестеренные гидронасосы широко используются в мобильных машинах небольшой мощности при низком и среднем давлении в гидросистеме. Они менее требовательны к чистоте рабочей жидкости и имеют меньшую стоимость по сравнению со стоимостью гидронасосов других типов, но характеризуются более низким ресурсом по сравнению с аксиально-поршневыми насосами. Применение аксиально-поршневых гидронасосов наиболее целесообразно при среднем и высоком давлении в гидросистемах мобильных машин и цикличном характере изменения внешней нагрузки. Дополнительные устройства обеспечивают реверсирование потока и изменение подачи.

Роторные гидромоторы классифицируют (ГОСТ 17752-81) по конструкции рабочей камеры на:

-шестеренные; -коловратные; -винтовые; -шиберные(пластинчатые); -поршневые, -обладающие обратимостью.

По числу рабочих циклов в каждой камере за один оборот выходного вала гидромоторы разделяют на:

-однократногодействия(одноходовые); - многократного действия (многоходовые).

Аксиально-поршневые насосы имеют более высокий полный КПД, по сравнению с КПД шестеренных и пластинчатых насосов. Объемный КПД аксиально-поршневых насосов начинает заметно снижаться только при вязкости рабочей жидкости менее 10 мм ²/с, для пластинчатых насосов этот предел вязкости составляет 50-80/с, а для шестеренных - 80 мм ²/с. При выборе предпочтительной модели из наиболее распространенных конструкций аксиально-поршневых насосов следует учитывать, что при прочих равных условиях гидронасосы с шатунной кинематикой имеют следующие преимущества:- возможность работы в насосоном и моторном режимах в открытой и в замкнутой гидросистемах;- высокую всасывающую способность, обеспечивающую удовлетворительное заполнение рабочего объема пришироком диапозоне изменения вязкости рабочей жидкости, что особенно важно для гидроприводов самоходныхмашин, эксплуатируемых на открытом воздухе при широком диапозоне изменения температуры; - относительно меньшую чувствительность к чистоте рабочей жидкости (могут надежно работать при тонкостифильтрации до 40 мкм);- возможность встраивания регуляторов давления и расхода, а также вспомогательного насоса для питания сис темы управления и подпитки. В аксиально-поршневых гидронасосах с наклонным блоком цилиндров использована унифицированная конструкция качающих узлов, различающихся только габаритными размерами. Это создало предпосылки для организации их массового производства на автоматических и поточных линиях, основанного на принципе специализации деталей и сборочных единиц. В гидроприводах самоходных машин наиболее часто применяют реверсивные по направлению вращения аксиально-поршневые и радиально-поршневые гидромоторы с нерегулируемым и реже с регулируемым рабочим объемом. В отечественных самоходных машинах с гидроприводом применяются в основном аксиально-поршневые гидромоторы с регулируемым рабочим объемом, обеспечивающие бесступенчатое изменение частоты вращения исполнительных механизмов с минимальными потерями энергии. Гидромоторы, используемые при большой частоте вращения, условно называют средне- или высокооборотными (низкомоментными).Гидромоторы, предназначенные для создания большого крутящего момента при малой угловой скорости, принято условно называть высокомоментными. В объемах гидроприводах самоходных машин наиболее широко применяются шестеренные, аксиально-поршневые, радиально-поршневые и реже пластинчатые гидромоторы. Тип и исполнение гидромоторов выбирают по основным параметрам с учетом назначения и условий их эксплуатации.

Гидрораспределители

Гидрораспределители, как и другое гидравлическое оборудование, являются конструктивно сложными механизмами. Изготовление гидрораспределителей обеспечивается технологически трудоемким производством, для которого необходимы высококачественные материалы, точное литье из особых сортов чугуна и алюминиевых сплавов, прецизионные агрегатные станки, высококачественное оборудование для термической обработки и нанесения гальванопокрытий, испытательные стенды, метрологическое обеспечение, другое оборудование, отвечающее современным техническим требованиям, а также высокий профессиональный уровень и навыки всех работников, начиная от конструкторов-разработчиков, до упаковщиков готовой продукции. Особо важной составляющей при производстве гидрораспределителей является система контроля качества. Так как впоследствии уровень качества машины во многом зависит от степени качества каждого элемента гидравлического оборудования, в том числе и от качества гидрораспределителя.

Виды гидрораспределителей:

Гидрораспределители имеют следующие основные параметры:

-номинальный расход Q ном., -номинальное давление Р ном, - условный проход Dу.

Под условным проходом понимают округленный до ближайшего значения из установленного ряда диаметр круга, площадь которого равна площади характерного проходного сечения канала устройства или площади проходного сечения присоединяемого трубопровода. Значения условных проходов (мм) выбирают из ряда (ГОСТ 16516-80): 1,0; 1,6; 2; 2,5; 3; 4; 5; 6; 8; 10; 12; 16; 20; 25; 32; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250.Значения условных проходов до 1 мм следует выбирать по ряду Rа5, свыше 250 мм - по ряду Rа10 нормальных линейных размеров по ГОСТ 6636-69.В зависимости от условного прохода и номинального давления выбирают типы и размеры метрических резьб для соединения гидроаппаратов с трубопроводами в соответствии с ГОСТ 12853-80, которые приведены в таблице 1. При резьбовых соединениях условному проходу должен соответствовать внутренний диаметр резьбы ввертываемого штуцера. Для некруглого сечения за условный проход принимают учетверенный гидравлический радиус. Примечание: Гидравлический радиус r сечения потока представляет собой отношение площади сечения этого потока к смоченному периметру. Для трубопроводов r = (r2 - r1)/2, где r2 - r1 - внешний и внутренний радиусы канала.

Гидроклапаны

В гидроприводе самоходных машин применяются разнообразные типы клапанов:

-предохранительные гидроклапаны, -редукционные гидроклапаны, -тормозные гидроклапаны, -обратные гидроклапаны, -гидроклапаны давления, -регуляторы потока, -дроссели, - гидрозамки.

Клапаны относятся к регулирующим гидроаппаратам и предназначены для изменения давления, расхода и направления рабочей жидкости.

Гидроцилиндры

Гидроцилиндры являются объемными гидродвигателями, предназначенными для преобразования энергии потока рабочей жидкости в механическую энергию исполнительного механизма. Выходным (подвижным) звеном может быть как шток, так и корпус (гильза) гидроцилиндра.Различают гидроцилиндры поступательного действия: поршневые, плунжерные, телескопические и поворотного действия (моментный гидроцилиндр). Последний является объемным гидродвигателем с возвратно-поворотным относительно корпуса движением силового органа, которым часто является пластина, заделанная в вал. Гидроцилиндры поворотного действия крайне редко применяются в гидроприводах самоходных машин, поэтому рассмотрим лишь гидроцилиндры поступательного действия.

Гидрорули

Гидрорули представляют рулевые системы с механическим дифференциальным устройством, имеющие одноконтурную полнопоточную или с разделенными потоками схему управления. Такая схема предусматривает наличие дозирующего гидромотора, включенного в силовой контур управления. При полнопоточной схеме рулевой механизм выполнен в виде единого блока - рулевого агрегата. Эти рулевые системы нашли наиболее широкое применение на самоходных строительных, дорожных, сельскохозяйственных машинах и пневмоколесных тракторах. Основным параметром гидроруля является значение рабочего объема подаваемой рабочей жидкости в гидроцилиндр за один оборот вала гидроруля. Этим параметром, в основном, определяется выбор гидроруля для самоходной машины, так как от величины подаваемого объема зависит поток рабочей жидкости, поступающий в исполнительные гидроцилиндры, и полное число оборотов рулевого колеса, необходимое для поворота управляемых колес из одного крайнего положения в другое. Гидрорули для самоходных машин небольшой мощности выполняются в виде моноблочной конструкции, состоящей из распределительного и дозирующего устройств, связанных между собой и с валом гидроруля дифференциальным механизмом. Золотник распределительного устройства вращательного или вращательно-поступательного действия совершает в процессе поворота вала гидроруля равное ему угловое перемещение. Дозирующее устройство выполняется в виде планетарного гидромотора обратной связи, подключаемого распределительным устройством в гидролинию исполнительного гидроцилиндра. Это позволяет следящей по объему рулевой системе контролировать объем рабочей жидкости, поступающей к исполнительному гидроцилиндру. При этом обеспечивается пропорциональность дозируемого объема рабочей жидкости угловому перемещению вала гидроруля. Для машин большой мощности применяются рулевые механизмы, состоящие из трех блоков - гидроруля, называемого блоком управления, усилителя потока и приоритетного клапана, также объединенных понятием гидроруль и связанных между собой, с источником питания, баком и исполнительными гидроцилиндрами только гидролиниями. Функциональное назначение усилителя потока - пропорциональное увеличение потока, поступающего от блока управления к исполнительным гидроцилиндрам. Функциональное назначение приоритетного клапана - совместное питание рабочего оборудования и рулевой системы от общего насоса с преимущественным действием последней, а также ограничение предельного давления в ней. Такая конструкция рулевого механизма позволяет при небольших габаритах и массе унифицированного агрегата (блока управления) реализовать значительную мощность рулевой системы. Конструктивные особенности унифицированных гидрорулей дают возможность применять их единую конструкцию практически на всех колесных машинах, имеющих максимальную скорость движения не свыше 60 км/час. Ограничение скорости машин при использовании гидроруля, не имеющего механической связи с управляемыми колесами, определяется требованиями безопасности движения.