Принципиальные схемы гидроприводов

На рисунке 2 приведены три принципиальные схемы, соответ­ствующие трем классам гидроприводов, которые различаются ха­рактером движения выходного звена. На схемах применены сле­дующие обозначения: 1 — регулируемый насос, 2 — гидродвигатель (на схеме а - им является гидроцилиндр, на схеме б — поворотный гидродвигатель и на схеме в — гидромотор), 3 — гидрораспредели­тель (на схеме а— двухпозиционный с управлением от кулачка и с пружинным возвратом, на схеме б — трехпозиционный с управлением от электромагнитов и на схеме в — трехпозиционный с ручным управлением), 4 — предохранительный клапан, 5 — бак.

Насос засасывает жидкость из бака и нагнетает ее в гидродвигатель через распределитель. Из гидродвигателя жидкость движется через другой канал распределителя и сливается в бак. Предохранительный клапан отрегулирован на предельно допустимое давление и предохраняет систему гидропривода с приводящим двигателем от перегрузок.

Для улучшения условий всасывания жидкости из бака и предотвращения кавитации в насосе в гидроприводе вращательного движения (рисунок 2, в) применен бак с наддувом, т. е. с давлением газа над поверхностью жидкости выше атмосферного.

Рисунок 2 – Схемы гидроприводов

а – поступательного движения; б – поворотного движения; в – вращательного движения

Изменение направления движения выходного звена гидродвигателя (реверсирование) осуществляется изменением позиции распределителя, а регулирование скорости этого движения — увеличением или уменьшением рабочего объема насоса.

Рисунок 3 – схема гидропривода с разомкнутой циркуляцией жидкости

На рисунке 2 показаны принципиальные схемы гидроприводов с разомкнутой циркуляцией жидкости. Разрыв циркуляции происходит в баке, при этом исключается возможность реверсирования гидродвигателей путем изменения направления подачи насоса (реверса подачи). Для этой цели обязательно применение распределителей.

На рисунке 3 показана схема гидропривода вращательного движения с замкнутой циркуляцией жидкости. На схеме изображены регулируемый насос 7 с реверсом подачи; регулируемый гидромотор 2 с реверсом вращения; предохранительные клапаны 3, защищающие гидролинии а и b от чрезмерно высоких давлений (каж­дая из них может оказаться напорной); система подпитки, состоящая из вспомогательного насоса 4 переливного клапана 5 и двух обратных клапанов 6 и предохраняющая гидролинии а и b от чрезмерно низких давлений (в целях избежания кавитации в насосе).

На рисунках 2 и 3 изображены схемы гидроприводов раздель­ного исполнения, т. е. такие, в которых гидродвигатели расположены на расстоянии от насоса и соединены с ним трубопроводом. Это расстояние может измеряться метрами и даже десятками метров. Часто, особенно в самоходных машинах, применяют гидроприводы в нераздельном исполнении. В них насосы, гидромоторы и гидроаппаратура расположены в общем корпусе и образуют компактную гидротрансмиссию, способную бесступенчато регулировать частоту вращения ведомого вала и удобную для автоматизации управления приводной машины.

Рабочие жидкости

Жидкость гидропривода – его рабочий элемент, поэтому к ней предъявляются требования обеспечения прочности и долго вечности. Жидкость подвержена механическому и химическому разрушению, имеет ограниченный срок службы, причём он зависит от типа жидкости, режима и условий эксплуатации. Помимо этого жидкость служит смазывающим материалом, а также охлаждающей средой.

Рабочим жидкостям станочных гидроприводов должны быть присущи хорошие смазочные и антикоррозийные свойства, малое изменение вязкости в широком диапазоне температур, большой модуль упругости, химическая стабильность, совместимость с материалами гидросистемы, малая плотность, малая способность к растворению воздуха, хорошая теплопроводность, низкое давление паров и высокая температура кипения, наименьший коэффициент теплового расширения, негигроскопичность и незначительная взаимная растворимость с водой, большая удельная теплоёмкость, нетоксичность и отсутствие резкого запаха, прозрачность и наличие характерной окраски. Жидкость должна также иметь низкую стоимость и производиться в достаточном количестве.

В гидроприводах машин, предназначенных для работы в стабильных температурных условиях, обычно применяют рабочие жидкости минерального происхождения. Для работы в условиях широкого температурного диапазона от 333 до 213 К применяют специальные смеси минеральных масел. Для работы при температурах около 450…500 К применяют синтетические жидкости на кремне-органической основе.

Объёмные насосы

В объемном насосе перемещение жидкости осуществляется путем вытеснения её из рабочих камер вытеснителями. Под вытеснителем понимается рабочий орган насоса, непосредственно совершающий работу вытеснения. Вытеснителями могут быть поршни, плунжеры, шестерни, винты, пластины и т. д.

По принципу действия, точнее, по характеру процесса вытеснения жидкости, объемные насосы разделяют на поршневые (плунжерные) и роторные.

В поршневом (плунжерном) насосе жидкость вытесняется из неподвижных камер в результате лишь возвратно-поступательного движения вытеснителей (поршней, плунжеров, диафрагм).

В роторном насосе жидкость вытесняется из перемещаемых рабо­чих камер в результате вращательного или вращательно-поступательного движения вытеснителей (шестерен, винтов, пластин, порш­ней).

По характеру движения входного звена объемные насосы разде­ляют на вращательные (с вращательным движением входного звена) и прямодействующие (с возвратно-поступательным движением вход­ного звена).

К общим свойствам объемных насосов, которые обусловлены их принципом действия и отличают их от насосов лопастных, относятся следующие:

1) цикличность рабочего процесса и связан­ная с ней порционность и неравномерность подачи. Подача объемного насоса осуществляется не равномерным потоком, а порциями, каж­дая из которых соответствует подаче одной рабочей камеры;

2) герметичность насоса, то есть постоянное отделение на­порного трубопровода от всасывающего (лопастные насосы герметич­ностью не обладают, а являются проточными);

3) самовсасывание, то есть способность объемного насоса создавать вакуум во всасывающем трубопроводе, заполненном воз­духом, достаточный для подъема жидкости во всасывающем трубо­проводе до уровня расположения насоса. Высота всасывания жидко­сти при этом не может быть больше предельно допустимой. Лопаст­ные насосы без специальных приспособлений не являются самовса­сывающими;

4) жесткость характеристики, то есть крутизна ее в системе координат Н (или p) и Q, что означает малую зависимость подачи насоса Q от развиваемого им давления. Идеальная подача совсем не зависит от давления насоса (характеристики лопастных насосов обычно пологие).

5) независимость давлен ия, создаваемого объем­ным насосом, от скорости движения рабочего органа насоса и ско­рости жидкости. В принципе при работе на несжимаемой жидкости объемный насос, обладающий идеальным уплотнением, способен создавать сколь угодно высокое давление, обусловленное нагрузкой, при сколь угодно малой скорости движения вытеснителей. Для полу­чения высоких давлений с помощью лопастного насоса требуются большие частоты вращения колеса и большие скорости жид­кости.