3)Кавитация в насосе

Внешним проявление кавитации в объёмном насосе являются шум и вибрации при его работе и, при развитой кавитации, снижение его подачи. Развитая кавитация возникает в следующих случаях: если при постоянном давлении перед входом в насос частота вращения n вала насоса чрезмерно велика, или если при постоянной частоте вращения давление р₁ перед входом в насос чрезмерно мало. Снижение подачи означает, что рабочие камеры к концу цикла заполнения остаются частично незаполненными. Причиной этого является интенсивное выделение из жидкостей парогазовой фазы, когда давление в камерах мало. В шестеренных и пластинчатых насосах поступлению жидкости в подвижные камеры рабочих органов дополнительно препятствуют центробежные силы. Это увеличивает склонность таких насосов к кавитационному снижению подачи. В радиально-поршневых машинах центробежные силы помогают заполнению цилиндров. Это содействует улучшению их кавитационной стойкости.

Кавитация ограничивает частоту вращения объёмных насосов и, следовательно, ограничивает и возможности снижения их массы и габаритных размеров путем уменьшения объёма V₀ при заданном значении Q_и.­­­

4) Основные параметры рабочего процесса объемных насосов. Характеристики насосов.

Основной величиной, определяющей размер объёмного насоса является его рабочий объём V₀. Рабочий объём насоса – это идеальная подача (подача несжимаемой жидкости в единицу времени при отсутствии утечек) насоса за один цикл. V₀ = zkV_k, где V_k – идеальная подача из каждой камеры за один цикл, z – число рабочих камер в насосе, k – кратность действия насоса, то есть число подач из каждой камеры за один рабочий цикл (один оборот вала).

Действительная подача Q насоса меньше идеальной вследствие утечек через зазоры из рабочих камер и полости нагнетания, а при большом давлении насоса еще и за счет сжимаемости рабочей жидкости.

Отношение действительной подачи Q к идеальной Q­_и называется коэффициентом подачи: ε = Q/Q_и = (Q_и – q­_ут – q_сж)/Q_и, где q­_ут – расход утечек, q_сж – расход сжатия.

Когда сжатие жидкости пренебрежимо мало, коэффициент подачи равен объёмному КПД насоса (ε = η_о): η_о = Q/Q_и­ = (Q_и – q­_ут)/Q_и = Q/(Q+q_ут).

Давление насоса р_н представляет собой разность между давлением р₂ на выходе из насоса и давлением р₂ на входе в него: р_н = р₂ – р₁.

Напор насоса Н_н = р_н/(ρg).

Полезная мощность насоса N_п = Q р_н.

Мощность, потребляемая вращательным насосом (затрачиваемая приводящим двигателем): N_н = M_нω_н, где М_н – момент на валу насоса, ω_н – угло- вая скорость его вала.

КПД насоса есть отношение полезной мощности к мощности, потребляемой насосом: η_н = N_п / N_н. Различают гидравлический η_г, объёмный η_о и механический η_м КПД, учитывающие три вида потерь энергии: гидравлические – потери напора (давления), объёмные – потери на перетекание жидкости через зазоры и механические – потери на трение в механизме насоса: η_г = (р₂ – р₁)/р_ин = р_н/р_ин; η_о = Q/(Q+q_ут); η_м = N_ин /N_н, где р_ин – индикаторное давление, создаваемое в рабочей камере насоса, N_н – индикаторная мощность, сообщаемая жидкости в рабочей камере. КПД насоса равен произведению трех частных КПД – гидравлического, объёмного и механического.

Характеристикой объёмных насосов называют зависимость подачи насоса от его давления при постоянной частоте вращения вала. Так как идеальная подача объёмного гидронасоса определяется его рабочим объёмом и частотой вращения, теоретическая

характеристика в системе координат Q – p_н изображается горизонтальной прямой.

Кавитационные характеристики строят при р_н = const, n = const и постепенном уменьшении давления р₁ на входе в насос или при возрастающей частоте вращения п, когда p₁ = const.

5 ) Регулирование подачи. Параметр регулирования.

6) Объемные гидродвигатели

Под объемным гидродвигателем понимают предназначенную для преобразования энергии потока масла в энергию движения выходного звена гидромашину, рабочий процесс которой основан на попеременном заполнении рабочей камеры маслом и вытеснении его из рабочей камеры.

По характеру движения выходного звена объемные гидродвигатели делятся на гидроцилиндры (с поступательным движением выходного звена), поворотные гидродвигатели (с ограниченным углом поворота выходного звена) и гидромоторы (с неограниченным вращательным движением выходного звена).

7 )Гидравлические цилиндры. Основные их параметры.

Гидроцилиндрами называются объемные гидродвигатели, преобразующие энергию потока жидкости и сообщающие выходному валу поступательное движение. Гидроцилиндры широко применяют в строительных, землеройных, подъемно-транспортных, дорожных машинах, автомобилях, а также в технологическом оборудовании: металлорежущих станках, кузнечно-прессовых машинах. Гидроцилиндры бывают поршневыми, плунжерными, телескопическими, мембранными и синфонными.

Гидроцилиндр состоит из корпуса 1 с внутренней цилиндрической расточкой. На концах он закрыт крышками 2. В корпусе имеются окна 5 для подачи и слива жидкости. В корпусе перемещается поршень 4 со штоком 3. Для предотвращения перетечек на поршне имеются уплотнения 6, а для предотвращения внешних утечек уплотнения 7.

Гидроцилиндры бывают одностороннего и двустороннего видов; с неподвижным корпусом и подвижным штоком или с неподвижным штоком и подвижным корпусом; с односторонним либо двусторонним штоком.

Параметры рабочего процесса: v_п = 4Qη_o /(πD²) – скорость перемещения поршня, когда жидкость поступает в поршневую полость; v_ш = 4Qη_o /(π(D² – d²) – скорость перемещения поршня, когда жидкость поступает в штоковую полость; η_o – объёмный КПД; v_п = v_ш при двустороннем штоке, v_ш > v_п при одностороннем штоке; F_п = p₁π(D²/4)η_м – усилие на штоке при поступлении жидкости в поршневую полость; F_п = p₂ π ((D² – d²)/4) η_м – усилие на штоке при поступлении жидкости в штоковую полость; N_гц = F v_п – действительная мощность гидроцилиндра; N_т = F_тv_п – ­теоретическая мощность гидроцилин-дра; N_гц = N_т – ΔN, где ΔN = F_тр v_п ; η = N_гц /N_т

1) Определение гидропривода

Гидропривод – это совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение машин и устройств посредством гидравлической энергии. Обязательными элементами гидропривода являются насос и гидродвигатель.

2) Структурная схема гидропривода

1 – приводной двигатель, источник механической энергии; 2 – гидропередача, предназначенная для преобразования механической энергии приводного двигателя в гидравлическую энергию и гидравлическую энергию в энергию движения выходного звена 3; 3 – выходное звено, приводимая машина; 4 – устройство управления, предназначенное для управления потоком жидкости (гидрораспределители, гидроусилители); 5 – дополнительные устройства, предназначенные для обеспечения заданных характеристик (аккумуляторы, предохранительные клапаны); 6 - вспомогательные устройства, предназначенные для обеспечения работы гидропривода в заданных условиях (системы хранения, очистки, охлаждения жидкости, смазочные устройства)

3) Структурная схема гидропередач

Основная гидролиния

НАСОС

ГИДРОДВИГАТЕЛЬ

Вспомогательная гидролиния

4) Преимущества гидроприводов 1). Основное преимущество гидропривода заключается в том, что гидроприводы имеют наибольшую величину отношения максимально развиваемого усилия (момента) на гидродвигателе к массе (моменту инерции) подвижных частей самого гидродвигателя и нагрузки. С увеличением этого отношения быстродействие привода существенно увеличивается. Указанное преимущество гидроприводов перед электроприводами имеет место лишь в случаях, когда необходимо получить значительную выходную мощность (порядка сотен киловатт). Что касается электропривода, то его применение в системах с высоким быстродействием целесообразно при выходной мощности до 100 – 300 кВт.

2). Малое отношение веса к выходной мощности. Так, например, в авиационных гидродвигателях это соотношение составляет 0,006 Н/Вт.

3). Высокая механическая жесткость по отношению к нагрузке. Это объясняется относительно большим значением модуля объемной упругости жидкости.

4). Простота управления и автоматизации.

5). Простота предохранения приводного двигателя и исполнительных органов машин от перегрузок.

6). Широкий диапазон бесступенчатого регулирования скорости выходного звена.

7). Надежная смазка трущихся поверхностей при применении минеральных масел в качестве рабочих жидкостей.

5) Основные сведения об ОГП. Его преимущества и недостатки. Область применения.

Объемным гидроприводом (ОГП) называют совокупность объемных гидромашин, гидроаппаратуры, гидролиний (трубопроводов) и вспомогательных устройств, предназначенную для передачи энергии и преобразования движения посредством жидкости. Принцип действия объемного гидропривода основан на малой сжимаемости капельных жидкостей и передаче давления в них по закону Паскаля.

Преимущества ОГП:

• возможность передачи больших усилий без сложных кинематических устройств;

• бесступенчатое регулирование скорости движения выходного звена при постоянной скорости вращения двигателя;

• возможность преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное

• малый объем и масса на единицу передаваемой мощности;

• независимость расположения элементов ОГП, и, как следствие, большие возможности для компоновки ОГП;

• достаточно высокий КПД;

• надежность;

• автоматическое отключение гидропривода при превышении давления выше допустимого.

Недостатки ОГП:

• наличие внутренних и внешних утечек;

• зависимость характеристик от температуры;

• растворимость воздуха в рабочей жидкости и опасность увеличения упругости, выделение воздуха при понижении давления

Область применения: объёмный гидропривод применяется в основном для управления рабочими органами машин в дорожно-строительном хозяйстве (погрузчики, краны). В трансмиссиях применялись ограниченно в связи с отсутствием надежных конструкций регулируемых объемных гидромашин. Применяется в некоторых трансмиссиях экскаваторов, тягачей, погрузчиков, катков, а также в трансмиссии транспортных машин, в органах управления скоростями движения, повороте руля, колес и в самосвалах для опрокидывания кузова.

6) Гидравлические схемы ОГП. Их достоинства и недостатки.

6 .1.Гидравлическая схема объёмного гидропривода с открытой циркуляцией: 1 – бак, хранящий рабочую жидкость; 2 – нерегулируемый насос; 3 – предохранительный клапан, через который лишняя жидкость сливается в бак; 4 – дроссель, изменяющий расход в системе; 5 – гидрораспределитель, предназначенный для изменения движения жидкости; 6 – силовой гидроцилиндр, совершающий поступательные движения. Также в открытых гидроприводах могут использоваться гидромоторы.

Преимущества открытого ОГП:

• охлаждение не требует специальных радиаторов;

• выходное звено может совершать как возвратно-поступательное, так и вращательное движение

• применение как регулируемых, так и нерегулируемых насосов.

Недостатки открытого ОГП:

• требуется бак, увеличивающий габариты и массу гидропривода;

• возможен вакуум на входе в насос, что может привести к кавитации;

• большой контакт рабочей жидкости с атмосферой

6 .2.Гидравлическая схема объемного гидропривода с замкнутой циркуляцией:

1 – регулируемый ревер­сивный гидрона­сос; 2 – регулируемый реверсивный гидромотор; 3 – замкнутая гидролиния; 3а – напорная гидролиния, если движение жидкости происходит по часовой стрелке; 3б – всасывающая гидролиния, если движение жидкости происходит по часовой стрелке; 4а – предохранительный клапан, защищающий гидролинию 3а, если движение происходит по часовой стрелке; 4б - предохранительный клапан, защищающий гидролинию 3б, если движение происходит по часовой стрелке; 5 – обратные клапаны; подпитывающая система: 6 – нерегулируемый насос подпитки; 7 – бачок с рабочей жидкостью; 8 – предохранительный переливной клапан.

Система подпитки, выполненная по открытой схеме, служит для компенсации утечек и обеспечения манометрического давления во всасывающей линии, а так же для обеспечения работы системы при низких температурах.

Преимущества объёмных гидроприводов с замкнутой циркуляцией жидкости:

• не требуется бак для рабочей жидкости, что снижает массу и габариты гидропривода

• малый контакт рабочей жидкости с атмосферой, что исключает попадание влаги, воздуха, загрязнений

• отсутствие кавитации

• обеспечение нормальной работы при низких температурах

Недостатки объёмных гидроприводов с замкнутой циркуляцией жидкости:

• нагревание рабочей жидкости

7)Способы регулирования ОГП

Регулирование объёмного гидропривода подразумевает регулирование выходного звена. Осуществляется оно тремя способами:

1. Изменение частоты вращения двигателя

2. Объемное регулирование

3. Дроссельное регулирование

Объемное регулирование – это изменение производительности насоса, либо изменение расхода гидродвигателя, либо и того, и другого. Этот способ даёт большие возможности при высокой экономичности, так как изменение рабочих объёмов происходит без потерь энергии.

Дроссельное регулирование происходит следующим образом: в систему включается дроссель, предназначенный для изменения расхода системы. Данный вид регулирования отличается низким КПД, так как часть рабочей жидкости сливается в бак, и энергия превращается в тепло. По этой причине этот способ применяется в гидроприводах небольшой мощности, либо когда регулирование кратковременно.

8)Гидроаппаратура Гидроаппарат — гидрооборудование, предназначенное для управления потоком рабочей жидкости в системах гидропривода. Под управлением потоком рабочей жидкости понимают изменение или поддержание заданных значений давления или расхода рабочей жидкости, или изменения направления, пуск и остановку потока рабочей жидкости. Как собирательное название гидроаппаратов используется термин «гидроаппаратура».

Классификация

1. Гидроаппаратура распределения потоков жидкости:

гидравлические рраспределители;

обратные клапаны и гидрозамки.

2. Гидроаппаратура управления величиной потока жидкости:

дроссели;

регуляторы расхода;

делители потока.

3. Гидроаппаратура (гидроклапаны) управления давлением:

предохранительные клапана прямого и непрямого действия;

переливные клапана прямого и непрямого действия;

редукционные и напорные клапана, клапана соотношения давлений;

разгрузочный гидроклапан;

гидроклапаны последовательности;

гидроклапаны выдержки времени.

4. Вспомогательная гидроаппаратура:

средства кондиционирования жидкости;

гидробаки;

теплообменники;

гидроаккумуляторы и др.