Понятие гидропривода. Преимущества и область применения гидроприводов.
Гидропривод -совокупность устройств предназначенных для приведения в движения механизмов и машин посредством рабочей жидкости.
Части гидропривода:1.насосные установки 2.гидродвигателей 3.гидроаппаратуры 4.гидролиний.
Энергообеспечивающей станцией гидропр. служат насосная установка с одним или несколькими насосами.
Насос -гидравл. машина преобразующая мех. энерг. в гидравл. энерг. потока раб. жидкости. Гидродвигатель - устройство преобразующее энерг. потока жидкости в мех. работу.
Гидроаппаратура - предназначенная для управления потоком раб. жидкости. С её помощью обеспечивается последовательность этапов рабочего цикла, поддержания требуемых значений давления и расхода рабочей среды, изменения направления, пуск и остановка потока. Наряду с гидравлическими применяют механические, электрические, пневмоприводы.
Преимущества:
1.получение больших тяговых усилий и мощностей при относительно малых размеров и малой массе, т.е. высокая энергоёмкость.
2.возможность получения в широком диапазоне выходные скорости (без ступенчатых).
3.высокая точность позиционирования до 1 мкм 4.высокая жёсткость т.е. равномерное не зависящее от нагрузки движение.
5.самосмазываемость, простота и удобство и удобство автоматизации.
Недостатки:
1.внутренние и наружные утечки рабочей жидкости снижение КПД.
2.работа приводов зависит от колебаний температуры окружающей среды (изменение вязкости)
3.чувствительнось к загрязнениям и замыканию.
Рабочие жидкости и их свойства.
С целью обеспечения необходимой работы привода рабочая жидкость должна:
1.обладать определенной вязкостью для передачи энергии с минимальными потерями.
2.смазочными св-ми и антикоррозионными св-ми 3.устойчивость к окислительным процессам и температуре, иметь слабовоспломиняемость. Применяют следующие раб. жидкости: минеральные масла, водные эмульсии, искусственные (синтетические масла, широкий диапазон темп.).
Хар-ки рабочей жидкости.
1. Плотность -масса жид-ти заключенная в единице объема. Ρ=m/V (Кг/м);
ρ=ρ0/1+Βt∆t-Βp∆p.
ρ0-начальная вел-на плотности
Βt -коэф-т температурного расширения жидкости.
Βp -коэф-т объемного сжатия жидкости.
∆t -изменение температуры.
∆p -изменение давления.
2. Удельный вес - отношение веса жид-ти к ее объему γ=mg/V=ρg.
γ =Fg\V (Н/м^3).
Основные физические св –ва жидкости.
1. Сжимаемость жидкости - св-ва жидкости изменять свои объем под действием давления.
Характеризуется коэф-ом объемного сжатия Bp. Bp=-(V-V0/ V0∆p)=-∆V/ V0∆p (мм/Н)
∆V=- Bp V0∆p.
Величина обратная коэф-ту объемного сжатия наз-ся модулем упругости жид-ти. Е=1/ Bp (Па).
На сжимаемость жид-ти влияет содержание в ней не растворенного воздуха и величина давления. В реальных жидк-тях где величина давления не превышает 20 МПа сжимаемость жид-ти и связанные с этим изменения плотности жид-ти не оказывают сущ-ное влияние на работу гидропривода, поэтому в расчетах гидропривода жид-ти считается не сжимаемой.
2. Температурное расширение - увеличение объема жид-ти при увеличений температуры. Характеризуется коэф-ом температурного расширения Bt.
Bt=∆V/ V0∆t
∆V= Bt V0∆t
3. Вязкость - с-во жид-ти оказывать сопротивление относительному перемещению слоев жид-ти (внутреннее трение жид-ти). При движении жид-ти различные слои потока имеют разные скорости перемещения. Скорость постепенно уменьшается по мере приближения частиц жид-ти к поверхности твердой стенки.
Ньютон высказал гипотезу о том что разность скорости перемещения слоев вызвало понижение сил внутреннего трения, причем касательные напряжения между слоями жид-ти пропорциональны скорости относительного перемещения.
Fτ-сила трения между слоями жид-ти
S-площадь соприкасающихся слоев
dy-расстояние между соседними слоями
μ-коэф-т динамической вязкости
τ=μdv/dy
τ= Fτ/S
μ= τ dy/dv (Па*c).
Динамическая вязкость- сила внутреннего трения жид-ти приходящаяся на единицу поверхности соприкосновения слоев, градиент скорости которых равен 1
μ= Fτ/S * dy/dv
С увеличением темп. вязкость уменьшается. Кинематическая вязкость (на практике):
ν= μ/ρ (м^2/с)
Чаще применяются дольные единицы-стоксы=(см^2/с).
Гидростатика. Основное уравнение гидростатики.
Гидростатика - раздел гидравлики в котором рассматриваются законы равновесия жид-ти и их практическое приложение.
Основное св-во гидростатического давления.
В любой точке жид-ти гидростатическое давление не зависит от ориентировки площадки на которую оно действует. Это положение легко доказывается из уравнения равновесия элементарного объема жид-ти в форме тетраэдра с ребрами параллельными координатным плоскостям.
Px=Py=Pz=Pn
В пределе при стягиваний тетраэдра в точку давление в этой точке по всем направлениям будет одинаково.
Основное уравнение гидростатики.
Пусть жид-ть содержится в сосуде и на ее поверхность действует давление P0.
Выделим в этой жид-ти элементарный цилиндрический объем прилегающий к свободной поверхности жид-ти с основанием и высотой h. Из условия равновесия- ∑Z=0
∑z=P*ΔS-Po*ΔS-Fg=0
Fg=mg=ΔShρg
P*ΔS-Po*ΔS- ΔShρg=0
P=Po-ρgh
p-абсолютно полное гидростатическое давление. Из уравнения видно что абсолютное давление в точке складывается из 2 величин это давление на внешнюю поверхность жид-ти Po и давления веса выше лежащих слоев жид-ти. P=Pатм+ρgh.Если абсолютное давление больше атмосферного то разность между ними наз-ся избыточным давлением или манометрическим. Если абсолютное давление ниже атмосферного, то недостающая до атмосферного давление наз-ся разряженным или вакуумом.
Pизб.=Р-Ратм.
Закон Паскаля
Примеры применение закона.
Давление приложенное к свободной пов-ти жид-ти передается всем точкам жид-ти по всем направлениям одинаково = P=P0+ρgh
В соответствии с этим законом всякое изменение давления в какой-либо точке рассмотренного объема жид-ти приведет к изменению давления на ту же величину в любой другой точке данного объема. Скорость распространения этого импульса высока=1425 м/с.
Применения на практике:
1.Преобразавания усилия.
P1=F1/S1.
P1= P2.
F2=P2*S2
F2/F1=S2/S1
h1*S1=h2*S.
h1/h2= S2/S1
2.Преобразование давления.
P2/P1= S2/S1