Конструкции и расчёт объёмных гидромашин и элементов гидропривода

Тема: Конструкции и расчёт объёмных гидромашин и элементов гидропривода

Гидравлические машины объёмного действия

а) поршневые

б) планетарные

в) пластинчатые

г) шестерённые

Гидродвигатели В.П. движения

Кондиционеры (резервуары, охладители, Р.В.Д.)

Контрольно-регулирующие и распределительные элементы

Фильтры и рабочие жидкости гидроприводов

При изучении гидродинамических машин (насосов) мы уже рассматривали их конструкцию.

Вспомним: Гидронасос − машина, преобразующая механическую энергию твёрдого тела в гидравлическую энергию жидкости.

Гидродвигатель − машина, преобразующая гидравлическую энергию жидкости в механическую энергию твёрдого тела.

Объемной гидравлической машиной называют такие гидравлические машины у которой рабочий процесс происходит за счёт попеременного (поочерёдного) заполнения и вытеснения рабочей жидкости из рабочей камеры.

Объёмный гидропривод находит всё большее распространение в сельскохозяйственной отрасли.

При изучении с/х техники в хозяйствах с ней поступит документация, а именно:

- тех паспорт

- инструкция по эксплуатации, где найдёте схему гидросистемы, как ей пользоваться? Что есть что?

Давайте рассмотрим:

Обозначение на схемах:

Насосы:

Q- const Q≠const Q−const Q≠const

не регул. Регул. Не регул. Регул.

не реверс. Не реврс. Реверс. Реверс.

Гидроматоры:

Применение: ГСТ, в ходовых системах Дон-1500, Е-512, 516 КСК-100 «Полесье»

Гидромашины классифицируются:

по принципу действия

− с постоянным и регулируемым объёмом

− с постоянным и регулируемым потоком потоком

- одно, - двух и – многократного действия

2) По конструкции:

− шестерённые, − поршневые,

− пластинчатые, - винтовые, - планетарные и др.

Общие параметры и характеристики гидромашин:

рабочий объём, q_>0>, см³/об

расход жидкости (производительность)

Q=q_>0>∙n где n[c^-1]

К.П.Д. η_>г.м.>=n_>0>∙ n_>1>∙ n_>м>

Момент, развиваемый гидролмашиной:

M=0.159ΔP∙ q_>0>∙n

где q_>0>−см³/об

ΔP=Pн−Pcп, МПа

Мощность

N= M∙ω, где ω-[c^-1]

Поршневые гидромашины: − предназначены для перекачки воды, топлива, масел, жидких удобрений и т.д.

Бывают одно-, двух-, трёх- … … многопоршневые

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

Для любого поршневого насоса объёмная постоянная будет оределятся:

q_>0>=

где h − ход z − число поршней

Для обеспечения постоянства подачи (равномерности) применяют демпферные устройства:

- гидроколпаки, - гидроаккумуляторы, и др.

Аксиально-поршневые гидромашины:

Применяются в ГСТ:

Особенность: имеют наклонный диск 6

Корпус

Распределитель

Поршень

Направляющие обоймы

Каналы

Корпус не вращается, вращается наклонный диск (шайба)

q_>0>=

угол β регулируется (−30…+30)

Имеются машины с наклонным блоком у них угол β − const = 20⁰…30⁰.

Применяют у машин, совершающих поворотное движение:краны, экскаваторы, грейдеры и т.п.

Планетарные гидромашины

Применяют для привода рабочих органов с/х машин

При повороте вала на один оборот происодит переключение каналов по следующему циклу: I−IV−VII−VI−II−I. Следовательно, за один оборот ротора у гидромашин происходит шесть рабочих циклов при семи циклах распределителя.

Рабочий узел это шестерённая пара внутреннего зацепления.

q_>0>=

Dе − диаметр делительной окружности

z_>1> − число зубьев ротора

z_>2> − число зубьев статора

е − эксцентриситет

b − величина шестерни

− объёмный К.П.Д.

К.П.К. гидропривод на выгрузном шнеке комбайна

Механические характеристики гидродвигателей в тех. паспорте

Радиально-поршневые машины

Используются в ходовых системах как гидродвигатели;

q_>0>=

где е − эксцентриситет

z − число поршней

К − число рядов

Радиально-поршневые машины

Плунжер

Ротор с цилиндрами

Распределительное устройство

Направляющая обойма

Канал

Подача регулируется изменением «е»

Одной из распространённых модификаций является высокомоментальный гидропривод для ходовых колёс.

Высокомоментальный гидродвигатель называют ещё тихоходные гидромоторы.

К.П.Д.

Шестерённые гидромашины

бывают с наружным зацеплением и с внутренним.

Схема шестерённых гидромашин

а) 1. Ведомая шестерня

2. Корпус

3. Ведущая шестерня

4. Вал

А и Б − всасывающая и нагнетательная полости

б) С внутренним зацеплением

1. Внутренняя шестерня

2. Подвижная шестерня

3. Разделитель

4. Вал

5. Корпус

А и Б − всасывающая и нагнетательная полости

q_>0>=

где m − модуль

b − ширина шестерни

z − число зубьев

где R − радиус выступов

r − радиус впадин

b − ширина шестерни

z − число зубьев

Используются Р=20…50 МПа

Роторно-пластинчатые гидромоторы:

Пластинчатый насос однократного действия

Всасывающее окно

Пластина

Нагнетательное окно

Ротор

Статор

Объём рабочей жидкости:

где k − число пластин

h − толщина пластин

b − ширина пластин

Промышленный выпуск насосов с постоянным объёмом рабочей жидкости:

q_>0>=10…850 см³/об

Рабочее давление ΔP=16…20 МПа

Для роторно-пластинчатых гидромоторов:

q_>0>=80…16000 см³/об

Mкр= до 50 кН∙м

Гидродвигатели возвратно-поступательного движения (действия)

Гидродвигатели возвратно-поступательного движения (действия) – машина преобразующая гидравлическую энергию жидкости в возвратно-поступательное движение твёрдого тела.

К ним относятся

− гидроцилиндры

− поворотники различного рода

− вибраторы (ДВП−80)

Гидроцилиндры

1) 2)

Гидродвигатель одинарного действия

Гидродвигатель двойного действия

Телескопический

Основной характер является усилие на штоке

где η_>ц>=0,97…0,98

Мощность гидроцилиндра

N=F∙σ=

Крутящий момент

ΔP − перепад давления

S_>п> − площадь поршня

D_>e> − диаметр делительной окружности шестерни

z − количество одновременно работающих поршеней

3. КОНДИЦИОНЕРЫ (Резервуары, охладители, гидроаккумуляторы, трубопроводы, фильтры)

Обозначаются на схемах

Корпус

Перегородка

Фильтр

Горловина

Сливная магистраль

Сапун

Всасывающая магистраль

Сливная пробка с магнитом

Щуп

Охладитель

Резервуары могут быть с атмосферным давлением и с избыточным

Тракторный резервуар с атмосферным

ГСТ−90 с избыточным

Объём резервуара:

c − количество тепла выделяемое при работе

a − коэффициент перевода [Дж] 0,06−0,069

Ктп − коэффициент теплопередачи жидкости окружающему воздуху.

t_>ж> − темп. жидк.

t_>в> − тепература

Трудно подсчитать V − резервуара можно подсчитать, используя формулу:

V=(0,5÷2)q_>H>

где q_>H> − производительность насоса в л/мин

НШ−32 − q_>H>=40 л/мин

Если работает система перемешки, то V=0,5 q_>H>≈20 л

то V=2∙q_>H>≈80 л

ОХЛАДИТЕЛИ

На схемах:

открытый закрытый охладитель отвода

тепла

Площадь охладителя:

В результате нагрева рабочей жидкости

C − тепло гидроприв. отвод.

C_>p> − количество тепла отводящееся поверхности резервуара

ГИДРОАККУМУЛЯТОРЫ

Могут быть диафрагмовые, плунжерные, поршневые

V=Sп∙h

h − зависит от глубины обработки

При сжатии газа происходит политропный процесс (закон)

χ=1,4

V_>1> − объём при Рт

V,P − объём и давление текущее (изменение) при текущем Р

Гидроаккумулятор газовый поршневой

ТРУБОПРОВОДЫ

На схемах: соедин. не соед.

необходимо соед.

Диаметр труб выбирает исходя из уравнения неразрывности

Q=v∙S

где v − скорость движения жидкости в трубопроводе.

Q − расход.

Для тонкой очистки необходимы керамические фильтры. Если бы примеси удалось уменьшить с 25 до 5, то срок службы увеличился бы в 10 раз.

Жидкости могут отстаиваться (очищаться) в − гравитационном поле

− центробежном поле

− магнитном поле

− и очищающих элементах

Фильтры: поверхностные, объёмные, комбинированные.

Различают фильтры: 1) сетчатые

из тонкой войлочной бумаги

сетки с войлочной бумагой

Фильтры характеризует коэффициент фильтрации:

К=,

где n_>1> − количество частиц вне фильтрации

Пропускная способность фильтра Q_>ф>

где К − удельная пропускная способность

S − полощадь фильтрующего материала

μ − коэффициент динамической вязкости

Если взять загрязнённость воздуха она находится в пределах (от 0,047 до 3,43) г/м³пыли

Для жидкости это загрязнение активное.

На схеме:

фильтр

Контрольно-регулирующие и распределительные элементы.

Клапана: − переливные

− предохранительные

− разности потоков

На схемах: регулируемые винтом

Наиболее распространённые

− шариковые

h − величина подъёма клапана (сжатая пружина)

− конусные

d_>у> − условный диаметр

Расход жидкости через клапан

Коэффициент расхода μ_>кл>=0,6÷0,72;

Высота подъёма клапана:

α=45⁰ − для шариковых

α=30⁰=60⁰ − для конусных

Если необходимо отрегулировать давление, то при определенном давлении срабатывает клапан

;

C_>n> − жёсткость пружины

h − высота срабатывания (деформация пружины)

Делители потока (мощности)

− дроссельные, − объёмные регулируемый

На схемах: дроссель дроссель

Дроссельный делитель

Объёмные делители:

N_>1>

N N_>2>

N=N_>1>+N_>2>

ΔPQ=ΔP_>1>Q_>1>+ΔP_>2>Q_>2> без учёта η

Контрольно-регулирующие и распределительные элементы.

Распределители: − золотниковые (ьракторные), − крановые(комбайн), − клапанные (комбайн)

одно-, двух- (Т-25)… − многосекционные (3-х МТЗ)

двух−позиционные 3-х позиционные

подъём опускание подъём опускание

4-х позиционные пл

пл заперто

С управлением: − ручным, − механическим, − электрическим, − пневматическим, − гидравличеким.

На схемах: с ручным управленеим

4-х позиционные электромагнитный

2-х поточные управляемый

Характеристики распределителей

а − ширина протока

Q a b − ширина пояска

золотника

a=b − золотник с нулевым

X перекрытием

зол.

перемещ.

b>a золотник с положительным перекрытием

a>b золотник с отрицательным перекрытием X

зона запаздывания

(Релейная характеристика)

Расход через золотник:

S_>з> = sinα=1

sinα=1

sinα≠1 sinα≠1

Плавное изменение параметров

Уплотнения и герметичность

В элементах гидропривода бывают подвижные и неподвижные соединения, радиальные и торцовые……

Уплотнение достигается эластичными кольцами, которые уплотняют.

П −образн. Х− образн.

Манжета

Механические уплотнители

Лабиринтное уплотнение

Клапан с проточками

Кроме этого набивочное, диафрагмой……

По герметичности имеется 11 классов герметизации

1 класс − нет утечек или min

11 класс − допустимые утечки.

Подбор колец для уплотнения:

dк

dк=,

Жидкости

Свойства изучаемые на первом занятии:

Все относится к гидроприводам.

Особенности жидкости гидропривода в том, что они работают при T=−50⁰…+50⁰ С и при Р=0,1 до 25 МПа (гидроприводы с/х машин)

Изменение температуры на 1 градус приводит к изменению v на 1 порядок.

Изменение давления приводит к изменению v на 4 порядка.

В жидкости присутствует воздуха 7÷12% воздуха эти воздушные составляющие нарушают работу гидропривода, изменяя жесткость работы.

Марки жидкостей применяемых в ГСМ

М−10Т

МГ−10, 30.