Гидропривод

Аннотация:

В настоящее время гидропривод  применяется во всех отраслях народного  хозяйства. В данной работе освещаются теория, характеристики, принципы регулирования  и конструкции динамического  и статического приводов. Рассмотрены  различные виды гидроприводов и  их структура, способы  регулирования, преимущества и недостатки, а так  же работа содержит информацию о гидромоторах и гидроцилиндрах. 

 

Оглавление

   1. Введение……………………………………………………………………….5

   2. Гидравлический  привод (гидропривод) ………………………………....…..5

   3. Функции гидропривода…………………………………………………...…..6

   4. Виды гидроприводов……………………………………………………...…..4

      5.1. По характеру  движения выходного звена гидродвигателя………….8

         5.2.1. Гидропривод вращательного движения……………………..…….8

         5.2.2. Гидропривод поступательного  движения…………………....……8

         5.2.3. Гидропривод поворотного движения……………………...………8

      5.2. Возможности  регулирования……………………………………….…9

         5.3.4. Регулируемый гидропривод………………………………………..9

         5.3.5. Саморегулируемый гидропривод …………………………..……16

      5.3. По схеме  циркуляции рабочей жидкости……………………...……16

         5.4.6. Гидропривод с замкнутой схемой  циркуляции………...……….16

         5.4.7. Гидропривод с разомкнутой  системой циркуляции…………….18

      5.4. По источнику  подачи рабочей жидкости………………………....…18

         5.5.8. Насосный гидропривод……………………………………………18

         5.5.9. Магистральный гидропривод……………………………..………18

         5.5.10. Аккумуляторный гидропривод…………………………...………19

      5.5. По типу  приводящего двигателя………………………….………….19

      5.6. Импульсный  гидропривод………………………………………...….19

   5. Структура гидропривода………………………………………………….....19

   6. Область применения…………………………………………………………21

   7. Преимущества……………………………………………………………..…21

   8. Недостатки……………………………………………………………………23

   9. Гидравлический  двигатель………………………………………………..…24

      10.7. Гидромотор…………………………………………………………….24

      10.8. Конструкция  и принцип работы…………………………...…………25

         10.9.11. Шестеренный гидромотор……………………………...…………25

         10.9.12. Пластинчатая гидромашина…………………………….…….…..30

         10.9.13. Аксиально-плунжерная гидромашина……………………...……34

         10.9.14. Радиально-плунжерная гидромашина………………………..…..36

         10.9.15. Гидравлический распределитель…………………………………39

      10.9. Область  применения………………………………………………..…42

      10.10. Преимущества……………………………………………………..…..42

      10.11. Недостатки……………………………………………………………..42

   10.  Гидроцилиндр………………………………………………………………..43

      11.12. Гидроцилиндры  одностороннего действия………………...………..43

      11.13. Гидроцилиндры  двустороннего действия……………………...……44

      11.14. Телескопические  гидроцилиндры…………………………………....44

      11.15. Область  применения……………………………………………..……45

   11.  Литература………………………………………………………………..….46

 

   1. Введение

Под гидроприводом понимают совокупность устройств (в число  которых входит один или несколько  объемных гидродвигателей ), предназначенную для приведения в движение механизмов и машин посредством рабочей жидкости под давлением. В качестве рабочей жидкости в основном используется минеральное масло.

Широкое использование гидроприводов  определяется рядом их существенных преимуществ перед другими типами приводов и, прежде всего возможностью получения больших усилий и мощностей  при ограниченных размерах гидродвигателей. Гидроприводы обеспечивают широкий диапазон бес ступенчатого регулирования скорости (при условии хорошей плавности движения), возможность работы в динамических ре жимах с требуемым качеством переходных процессов, защиту системы от перегрузки и точный контроль действующих усилий. С помощью гидроцилиндров удается получить прямолинейное движение без кинематических преобразований, а также обеспечить определенное соотношение скоростей прямого и обратного ходов.

К основным преимуществам  гидропривода следует отнести также  достаточно высокое значение КПД, повышенную долговечность.

   2. Гидравлический  привод (гидропривод) — совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение машин и механизмов посредством гидравлической энергии.

Гидропривод представляет собой  своего рода «гидравлическую вставку» между приводным двигателем и  нагрузкой (машиной или механизмом) и выполняет те же функции, что  и механическая передача.

 

   3. Функции гидропривода

Основная функция гидропривода, как и механической передачи, — преобразование механической характеристики приводного двигателя в соответствии с требованиями нагрузки (преобразование вида движения выходного звена двигателя, его параметров, а также регулирование, защита от перегрузок и др.). Другая функция гидропривода — это передача мощности от приводного двигателя к рабочим органам машины (например, в одноковшовом экскаваторе — передача мощности от двигателя внутреннего сгорания к ковшу или к гидродвигателям привода стрелы, к гидродвигателям поворота башни и т.д.).

          В общих чертах, передача мощности  в гидроприводе происходит следую щим образом:

   a) Приводной двигатель передаёт вращающий момент на вал насоса, который сообщает энергию рабочей жидкости.

   b) Рабочая жидкость по гидролиниям через регулирующую аппаратуру поступает в гидродвигатель, где гидравлическая энергия преобразуется в механическую.

   c) После этого рабочая жидкость по гидролиниям возвращается либо в бак, либо непосредственно к насосу.

 

   4. Виды гидроприводов

Гидроприводы могут быть двух типов: гидродинамические и  объёмные:

   * В гидродинамических приводах используется в основном кинетическая энергия потока жидкости.

   * В объёмных гидроприводах используется потенциальная энергия давления рабочей жидкости.

Гидродинамическая передача (турбопередача) — устройство для передачи механической энергии посредством потока жидкости, в которое входят динамическиегидромашины. В качестве динамических гидромашин используются лопастные гидродвигатели и лопастные насосы. Последние не следует путать с пластинчатыми насосами.

В машиностроении наибольшее распространение получили два вида гидродинамических передач — гидротрансформаторы и гидромуфты.

Гидромуфты служат для  передачи вращающего момента без  изменений.

Вращающие моменты на входном  и выходном валах гидротрансформатора отличаются в большинстве режимов работы. Главное конструктивное отличие гидротрансформатора от гидромуфты — наличие неактивного колеса (реактора), которое в большинстве случаев неподвижно.

Объёмный гидропривод — это гидропривод, в котором используются объёмные гидромашины [1]. Название «объёмный гидропривод» происходит от того, что принцип действия объёмных гидромашин основан на попеременном заполнении рабочего объёма жидкостью и вытеснения жидкости из него. Объёмный гидропривод машин позволяет с высокой точностью поддерживать или изменять скорость машины при произвольном нагружении, осуществлять слежение — точно воспроизводить заданные режимы вращательного или возвратно-поступательного движения, усиливая одновременно управляющее воздействие.

Наиболее широко объёмный гидропривод машин применяется  в металлорежущих станках, прессах, в системах управления летательных  аппаратов, судов, тяжёлых автомобилей, мобильной строительно-дорожной технике, в системах автоматического управления и регулирования тепловых двигателей, гидротурбин. Реже объёмный Гидропривод  машин используется в качестве главных  приводов транспортных установках на автомобилях, кранах.

Одна из особенностей, отличающая объёмный гидропривод от гидродинамического, — большие давления в гидросистемах. Так, номинальные давления в гидросистемахэкскаваторов могут достигать 32 МПа, а в некоторых случаях рабочее давление может быть более 300 МПа, в то время как гидродинамические машины работают обычно при давлениях, не превышающих 1,5—2 МПа.

Объёмный гидропривод  намного более компактен и  меньше по массе, чем гидродинамический, и поэтому он получил наибольшее распространение.

В зависимости от конструкции  и типа входящих в состав гидропередачи  элементов объёмные гидроприводы можно  классифицировать по нескольким признакам.

 

4.1.    По характеру  движения выходного звена гидродвигателя.

4.1.1.  Гидропривод вращательного  движения

Когда в качестве гидродвигателя применяется гидромотор, у которого ведомое звено (вал или корпус) совершает неограниченное вращательное движение.

4.1.2. Гидропривод поступательного  движения

У которого в качестве гидродвигателя применяется гидроцилиндр — двигатель с возвратно-поступательным движением ведомого звена (штока поршня, плунжера или корпуса).

4.1.3. Гидропривод поворотного  движения

Когда в качестве гидродвигателя применён поворотный гидродвигатель, у которого ведомое звено (вал или корпус) совершает возвратно-поворотное движение на угол, меньший 360°.

 

4.2. Возможности регулирования

                Если скорость выходного звена  (гидроцилиндра, гидромотора) регулируется изменением частоты вращения двигателя, приводящего в работу насос, то гидропривод считается нерегулируемым.

4.2.1. Регулируемый гидропривод

В котором в процессе его  эксплуатации скорость выходного звена  гидродвигателя можно изменять по требуемому закону. В свою очередь регулирование может быть:

   a) дроссельным

Дроссельное регулирование  гидропривода — способ регулирования скорости движения штока гидроцилиндра или частоты вращения вала гидромотора (или угловой скорости вала поворотного гидродвигателя) за счёт изменения эффективного сечения потока через гидродроссель.

        Возможно два принципиально разных варианта дроссельного регулирования:

   * изменением эффективного  сечения потока через гидродроссель, включённый параллельно гидродвигателю,

   * изменением эффективного  сечения потока через гидродроссель, включённый последовательно гидродвигателю,

а также возможно сочетание  в себе обоих указанных вариантов.

В сравнении с объёмным регулированием гидропривода, при дроссельном регулировании хуже регулировочные характеристики (зависимость скорости движения выходного звена гидродвигателя от нагрузки), ниже КПД гидропривода и выше энергетические потери.

Однако гидросистемы с дроссельным регулированием намного дешевле гидросистем с объёмным регулированием. Поэтому дроссельное регулирование применяется в гидроприводах малой мощности, а также в гидроприводах, имеющих малое время работы и длительное время простоя.

 

Гидросистема с параллельно включённым дросселем: Р —гидрораспределитель; Н — насос; Ц —гидроцилиндр; Б — гидробак; КП —предохранительный клапан; ДР —гидродроссель

 

Гидросистема с последовательно включённым дросселем: включение дросселя в сливную гидролиниюпредпочтительно, так как в случае знакопеременной нагрузки на штокегидроцилиндра позволяет избежатькавитации

 

Кроме того, гидросистемы с дроссельным регулированием менее инерционны, что позволяет применять их в гидроприводе станков, в которых часто требуется изменение скорости движения вала гидромотора или штока гидроцилиндра по достаточно сложному закону. Последнее реализуется за счёт кинематической связи запорно-регулирующего элемента гидродросселя с вращающимся кулачком требуемой формы.

Ещё одним преимуществом  гидросистем с дроссельным регулированием является то, что они позволяют изменять подачу жидкости вгидродвигатель, а значит и скорость выходного звена гидродвигателя на очень небольшую величину. В гидросистемах с объёмным регулированием осуществлять указанное изменение на малую величину затруднительно из-за утечек рабочей жидкости в регулируемых гидромашинах.

 

   b) объёмным

Объёмное регулирование  гидропривода — способ регулирования скорости движения штока гидроцилиндра или частоты вращения вала гидромотора (или угловой скорости вала поворотного гидродвигателя) за счёт изменения рабочего объёма гидравлических машин.

Возможно два принципиально разных варианта объёмного регулирования:

   * за счёт изменения  рабочего объёма насоса,

   * за счёт изменения  рабочего объёма гидродвигателя,

а также возможно сочетание  в себе обоих указанных вариантов.

В качестве регулируемых объёмных гидромашин как правило используются аксиально-плунжерные и радиально-плунжерные гидромашины. Реже применяются пластинчатыегидромашины.

В сравнении с дроссельным регулированием гидропривода, при объёмном регулировании лучше регулировочные характеристики (зависимость скорости движения выходного звена гидродвигателя от нагрузки), выше КПД гидропривода и меньше энергетические потери.

Поскольку регулируемые объёмные гидромашины достаточно дороги, то объёмное регулирование применяется в гидроприводах большой мощности, а также в гидроприводах, имеющих длительное время работы и малое время простоя.

   c) объёмно-дроссельным

Комбинированный тип.

 

Регулирование может быть: ручным или автоматическим.

В зависимости от задач  регулирования гидропривод может  быть:

   a) стабилизированным

   b) программным

   c) следящим (гидроусилители).