Раздел 2 ОСНОВЫ ГИДРОПРИВОДА

 

Узловые вопросы лекции:

 

2.1.1 Классификация и состав гидропривода. Принцип действия объемного гидропривода. Принцип действия гидродинамической передачи. Назначение устройств управления, дополнительных устройств, вспомогательных устройств. Достоинства и недостатки гидропривода.

2.1.2 Функции рабочей жидкости. Требования, предъявляемые к рабочей жидкости. Рабочая жидкость для гидропривода угольных, проходческих комбайнов и механизированных крепей.

 

Тема 2.1 Общие сведения о гидроприводе

 

2.1.1 Состав гидропривода

 

Гидроприводом называется устройство, которое приводит в движение машины и механизмы и состоит из гидравлической передачи, аппаратуры управления и регулирования, а также гидромагистралей.

Классификация гидроприводов:

- в зависимости от вида энергии, которая сообщается потоку жидкости гидроприводы, делятся на объемные, и гидродинамические.

- по виду циркуляции рабочей жидкости гидророприводы делятся на гидроприводы с разомкнутой замкнутой и смешанной циркуляцией.

- по возможности регулирования гидроприводы делятся на регулируемые и нерегулируемые.

 

Главная часть гидропривода – гидравлическая передача, которая состоит из насоса, гидродвигателя и соединяющих их гидромагистралей.

Сущность работы объемной гидропередачи заключается в том, что насос 2, приводимый в движение движителем (электродвигателем, пневмодвигателем) 1, нагнетает в гидромагистраль 3 рабочую жидкость, приводя в движение гидродвигатель 4. Скорость движения выходного элемента гидродвигателя зависит от объема жидкости, поступающей к нему от насоса в единицу времени. Отдав свою энергию гидродвигателю, жидкость по второй магистрали возвращается к насосу для подзарядки. Принципиальная схема гидропередачи приведена на рисунке 1.1.

 

направление движения рабочей жидкости

 

1 2 3 4

 

Рисунок 2.1 – Принципиальная схема гидропередачи

 

Насос служит для создания потока жидкости, т. е. преобразования механической энергии приводного двигателя в энергию гидравлическую, а гидродвигатель — для преобразования энергии потока жидкости в энергию движения выходного звена гидропередачи (механическую энергию).

В зависимости от вида механической энергии различают объемные и динамические гидропередачи.

В объемной гидропередаче энергия от одного звена к другому передается за счет гидростатического давления при относительно малом значении кинетической энергии и геометрического напора, поэтому связь между механическими звеньями или соединениями осуществляется с помощью геометрически изолированного объема рабочей жидкости, что и определило название гидропередачи. Гидроприводы с объемной гидропередачей называются объемными.

В гидродинамической передаче энергия передается главным образом за счет кинетической энергии жидкости. Гидроприводы с гидродинамической передачей называются гидродинамическими (гидромуфты, гидротрансформаторы).

Устройства управления предназначены для управления энергией потока жидкости, т. е. режимом работы и рабочими параметрами гидропривода, и соединены с гидропередачей вспомогательной гидролинией, по которой проходит рабочая жидкость в процессе управления гидроприводом. К устройствам управления относятся распределители, регуляторы расхода и давления, гидроусилители и др.

Дополнительные устройства предназначены для обеспечения заданных характеристик гидропривода. К этим устройствам относятся предохранительные клапаны, аккумуляторы и др.

Вспомогательные устройства гидропривода не затрагивают сути энергетических процессов и предназначены для обеспечения его функционирования в заданных условиях. К ним относятся гидромагистрали, средства очистки и охлаждения жидкости, элементы уплотнения, емкости для жидкости, смазочные устройства и др.

Если к гидродвигателю присоединить рабочий орган машины, то, изменяя скорость перемещения выходного элемента гидродвигателя, можно плавно регулировать скорость перемещения рабочего органа машины. Гидропередача, вмонтированная в механизм перемещения угольного комбайна, позволяет в широких пределах регулировать на ходу скорость перемещения комбайна.

Гидропривод широко используется в очистных комбайнах, механизированных крепях, проходческих комбайнах, породопогрузочных машинах.

По виду циркуляции рабочей жидкости гидророприводы делятся на гидроприводы с разомкнутой замкнутой и смешанной циркуляцией. В гидроприводах с разомкнутой циркуляцией рабочая жидкость после прохождения через двигатель сливается в гидробак, откуда по всасывающей линии засасывается насосом и подается в напорную магистраль. В гидроприводах с замкнутой циркуляцией жидкость после прохождения через гидродвигатель возвращается непосредственно в насос.

Преимущества гидроприводов с разомкнутой циркуляцией — хорошие условия охлаждения рабочей жидкости и возможность работы нескольких гидродвигателей от одного насоса.

Недостатки — большие габариты и масса гидропривода из-за наличия гидробака, а также возможность попадания загрязняющих частиц в рабочую жидкость через гидробак. Основные преимущества гидроприводов с замкнутой циркуляцией — сравнительно небольшие габариты и хорошие условия защиты рабочей жидкости от попадания в нее загрязняющих частиц из внешней среды. Существенный их недостаток — быстрый нагрев рабочей жидкости и необходимость применения индивидуального насоса для каждого гидродвигателя.

В гидроприводах со смешанной циркуляцией присутствуют элементы замкнутой и разомкнутой систем.

По возможности регулирования гидроприводы делятся на регулируемые и нерегулируемые. К регулируемым относятся гидроприводы, скорость движения выходного звена которых может принудительно изменяться.

Применительно к горным машинам достоинства гидропривода состоят в следующем:

1. Простота получения практически любого вида механического перемещения с независимым расположением выходных элементов, что упрощает компоновку, кинематику и конструкцию горной машины, отличающейся разнообразием видов движения исполнительных органов. Механизмы поступательного движения горных машин являются гидравлическими, а такие сложные системы, как механизированные крепи, не могут быть выполнены без гидропривода.

2. Малая масса и объем, приходящиеся на единицу передаваемой мощности (0,1—0,2 кВт/дм³), что обеспечивает повышение энерговооруженности в заданных габаритах горной машины.

3. Возможность бесступенчатого регулирования выходной скорости в широком диапазоне, что обеспечивает эффективность работы горных машин.

4. Возможность создания низкооборотного высокомоментного привода, что позволяет исключить большегабаритные механические передачи из конструкции машины.

5. Надежное ограничение в заданных пределах величин нагрузок и простота защиты машины от экстренных перегрузок, что обеспечивает высокую надежность горных машин.

6. Хорошие динамические свойства, высокая частота реверсирования и высокое быстродействие, что существенно упрощает создание систем автоматизированного управления горными машинами.

К недостаткам гидропривода можно отнести:

1) возможность загрязнения и утечек рабочей жидкости, что ухудшает характеристики гидропривода и уменьшает его надежность;

2) жесткие требования к точности изготовления; в связи с этим относительная сложность монтажа и ремонта гидропривода в условиях горного производства;

3) взрыво- и пожароопасность в случае применения рабочих жидкостей с горючими свойствами.

 

1.1.2 Рабочая жидкость и ее свойства

 

Рабочая жидкость – это жидкость циркулирующая в гидроприводе.

Основная функция рабочей жидкости – передача энергии. Кроме основной функции рабочие жидкости для гидропривода выполняют следующие задачи:

- выполняют функцию смазки узлов машины;

- защищают от коррозии металлические детали и узлы машины;

- охлаждают трущиеся детали машины.

Рабочие жидкости должны быть:

- негорючими;

- неядовитыми;

- инертными – не воздействовать на материалы, из которых изготовлен гидропривод;

- обладать смазочными свойствами;

- обладать антикоррозийными свойствами;

- работать в большем диапазоне температур (-10° ¸ +80°);

- стабильными – сохранять свои свойства при хранении и эксплуатации;

- с малой склонностью к вспениванию;

- иметь низкую стоимость.

В системах гидропривода угольных и проходческих комбайнов в качестве рабочих жидкостей применяют минеральные масла – индустриальные И40А, И30А с обязательной добавкой в них антикоррозийной присадки КП2 в объеме 5%. Смешивать масло с присадкой рекомендуется при температуре от 100 до 120°С; при тщательном перемешивании смеси допускается комнатная температура.

В системах механизированных крепей и в гидромуфтах конвейеров используются водомасляные эмульсии, которые представляют собой коллоидный раствор - смесь воды и маслянистых присадок, получаемых при переработке нефти. Используются присадки ВНИИНП–117 (1,5%), и Аквол (3¸5%), смазка 59Ц (5¸10%).

При приготовлении эмульсии с помощью специальных установок (с диспергирующими сетками, ультразвуковыми генераторами, гидродинамическими смесителями) достигается однородность состава рабочей жидкости с размером частиц 2,5 ¸ 5 мкм.

Допустимое загрязнение эмульсии – не более 0,008%; очистка рабочих жидкостей производится фильтрами.

 

ВОПРОСЫДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

 

1. Объясните, что называется гидроприводом.
2. Классификация гидропривода.
3. Состав гидропривода.
4. Определения основных составляющих гидропривода.
5. Объясните принцип действия объемного гидропривода. За счет чего осуществляется передача энергии в объемной гидропередаче?
6. Объясните принцип действия гидродинамической передачи.
7. Для чего предназначены устройства управления?
8. Для чего предназначены дополнительные устройства?
9. Для чего предназначены вспомогательные устройства?
10. Объясните понятия гидроприводов с разомкнутой замкнутой и смешанной циркуляцией.
11. Укажите достоинства гидропередач.
12. Укажите недостатки гидропередач.
13. Дайте определение назначения рабочей жидкости гидропривода горных машин.
14. Укажите функциирабочей жидкости.
15. Основные требования, предъявляемые к рабочей жидкости гидропривода горных машин.
16. Рабочая жидкость, применяемая в гидроприводах механизированных крепей: требования, название, состав.
17. Рабочая жидкость, применяемая в гидроприводах комбайнов и горных машин: требования, название, состав.

 

ЗАНЯТИЕ 4. ЛЕКЦИЯ

 

Тема 2.2 Гидромашины объемного действия

 

Узловые вопросы лекции:

 

2.2.1 Принцип действия гидромашин объемного действия. Основные понятия.

2.2.2 Классификация гидромашин объемного действия. Основные характеристики.

2.2.3 Принцип действия, конструкция, достоинства и недостатки шестеренного насоса.

2.2.4 Принцип действия, конструкция, достоинства и недостатки пластинчатого (лопастного) насоса.

 

2.2.1 Принцип действия гидромашин объемного действия. Основные понятия.

 

К гидромашинам объемного действия относятся гидромашины, у которых связь между механическими звеньями или соединениями осуществляется с помощью геометрически изолированного объема рабочей жидкости - рабочей камеры.

Рабочей камерой называется замкнутое пространство, попеременно сообщающееся с напорной и с всасывающей магистралью. При этом происходит заполнение или вытеснение рабочей жидкости.

Способность к заполнению или вытеснению рабочей жидкости связано со способностью рабочей камеры периодически изменять свой объем, вследствие изменения положения вытеснителя в пределах рабочей камеры.

Вытеснителем называется рабочий орган гидромашины, совершающий работу вытеснения или всасывания рабочей жидкости. Вытеснитель может быть выполнен в виде лопасти (пластины), шестерни, поршня (плунжера).

Принцип действия гидромашин объемного действия приведен на рисунке 2.3.

В результате приложения механического воздействия F₁ на вытеснитель 1 (поршень), он меняет свое положение. При этом изменяется объем V₁ рабочей камеры 2.

При движении вытеснителя (поршня) вверх увеличивается объем рабочей камеры 2, уменьшается давление р₁ и производится всасывание рабочей жидкости из рабочей камеры 3.

При движении вытеснителя (поршня) вниз, уменьшается объем V₁ рабочей камеры 2, увеличивается давление р₁ и производится нагнетание рабочей жидкости в рабочую камеру 3.

Если на вытеснитель 4 (поршень), в пределах рабочей камеры 3, воздействовать энергией потока жидкости, объем V₂ и давление р₂ в рабочей камере будет увеличиваться или уменьшаться, а вытеснитель будет совершать механическое движение - соответственно выдвигаться или задвигаться.

 

Рисунок 2.3 – Принцип действия гидромашин объемного действия

 

2.2.2 Классификация гидромашин объемного действия. Основные характеристики.

 

Классификация гидромашин объемного действия.

1. По назначению:

Насосы. Насосом называется гидравлическая машина, преобразующая механическую энергию приводного двигателя в энергию потока жидкости, используемую потребителем.

Гидродвигатели. Гидродвигатель – это гидравлическая машина, преобразующая энергию потока жидкости в механическую энергию, используемую потребителем.

2. По виду движения выходного звена:

возвратно-поступательного движения выходного звена – поршневые;

вращательного движения выходного звена - роторные.

3. По принципу действия:

обратимые – может использоваться как насос и гидродвигатель;

необратимые – используется как насос или гидродвигатель.

4. По способу регулирования:

регулируемые;

нерегулируемые

5. По направлению движения рабочей жидкости:

5.1 реверсивные;

5.2 нереверсивные.

 

Основными характеристиками гидромашины объемного действия являются:

- подача – это расход через его выходную полость, характеризуется рабочим объемом и частотой вращения, определяется как объем жидкости, вытесняемый за единицу времени, л/мин;

- номинальное рабочее давление. Определяется действием силы на площадь рабочей поверхности вытеснителя, 1МН/м² = 1МПа;

- рабочий объем – это суммарное изменение объема рабочих камер за один оборот машины и представляет собой объем жидкости, который машина способна переместить из подводящей линии в отводящую за один оборот (без учета утечек и сжимаемости), л/об или см³/об;

- объемные потери - характеризуются объемным к.п.д. Объемный к.п.д. - это отношение действительной подачи насоса к теоретической подаче. В насосе – это уменьшение подачи, в гидродвигателе – уменьшение частоты вращения.

- механические потери - характеризуются механическим к.п.д. Механический к.п.д. - это отношение теоретической мощности (момента на валу) к приводной мощности (моменту).

 

2.2.3 Шестеренные гидромашины

 

Шестеренные гидромашины относятся к роторным гидромашинам. В качестве вытеснителя используются ведущая и ведомая шестерни. Рабочая камера располагается между сходящимися и расходящимися зубьями шестерен.

 

Шестеренные насосы

Принципиальная схема шестеренного насоса приведена на рисунке 2.4. В металлическом корпусе 1 насоса имеется расточка, внутри которой помещены шестерни 2 и 3 (вытеснители), находящиеся в зацеплении друг с другом. Вершина зубьев плотно прилегает к стенке расточки. Одна из шестерен 2 является ведущей, вторая 3 – ведомой. Ведущая шестерня получает вращение от двигателя. При выходе шестерен из зацепления освобождается пространство, которое до этого было занято зубьями, в результате его в камере В создается разряжение, под действием которого жидкость засасывается из бака. В дальнейшем жидкость, заполнив впадины между зубьями, переносится шестернями в полость Н, где зубья вновь входят в зацепление и вытесняют жидкость, в результате чего в полости Н возникает давление рабочей жидкости.

Рисунок 2.4 - Принципиальная схема шестеренного насоса

Основные параметры роторных насосов:

– рабочий объем;

– производительность (подача) насоса;

– давление, развиваемое на выходе насоса;

– коэффициент полезного действия;

– частота вращения, об/мин;

– мощность, кВт.

Шестеренные насосы являются обратимыми, т.е. могут работать в качестве гидродвигателя при подводе к ним под давлением рабочей жидкости. Шестеренные насосы – гидромашины с постоянной подачей (нерегулируемые), нереверсивные.

Достоинства: небольшие размеры; высокий к.п.д.; простота конструкции; надежность в эксплуатации.

Недостатки: невысокое давление; небольшая высота всасывания.

 

2.2.4 Лопастные (пластинчатые) гидромашины

 

Лопастные (пластинчатые) гидромашины относятся к роторным гидромашинам. В качестве вытеснителя используются лопасти (пластины). Рабочая камера располагается между пластинами.

Лопастные (пластинчатые) насосы

Принципиальная схема пластинчатого насоса приведена на рисунке 2.5. Насос состоит из статора 1 и эксцентрично расположенного по отношению к нему ротора 5, в пазах 3 которого расположены подвижные пластины 2. В торцах статора расположены дугообразные окна 4 и 6, соединенные с магистралями. При вращении ротора пластины под действием центробежных сил выдвигаются, увеличивая объем камер, образующихся между пластинами, ротором и статором.

В результате увеличения объема в камерах создается разряжение, под действием которого из всасывающего окна 6 в камеру поступает рабочая жидкость. При переходе через точку А объем камер начинает уменьшаться. Рабочая жидкость под давлением вытесняется через окно 4 в нагнетательную магистраль. Изменяя эксцентриситет «е» можно регулировать рабочий объем насоса, а следовательно и его подачу.

Для уменьшения сил давления на опорные подшипники применяются пластинчатые насосы двухкратного действия (рисунок 2.5 (б)). Всасывание и нагнетание насоса происходит за один оборот ротора. Насосы двукратного действия являются нерегулируемыми.

Достоинства: простота конструкции; небольшие размеры; значительная производительность.

Недостатки: низкий к.п.д.; заедание пластин в пазах ротора.

 

Рисунок 2.5 – Принципиальная схема пластинчатого насоса: а)однократного действия; б) двукратного действия

 

 

ВОПРОСЫДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Какие гидромашины относятся к гидромашинам объемного действия?

2. Что называется рабочей камерой?

3. Что называется вытеснителем? Назовите типы вытеснителей.

4. Объясните принцип действия гидромашин объемного действия.

5. Приведите формулировку «насос», «гидродвигатель».

6. Какие гидромашины относятся к роторным и поршневым?

7. Что такое подача гидромашины объемного действия? Назовите единицу измерения подачи.

8. Что такое давление гидромашины объемного действия? Назовите единицу измерения.

9. Что такое рабочий объем гидромашины объемного действия? Назовите единицу измерения.

10. Что такое объемный и механический к.п.д. гидромашины объемного действия?

11. Назовите основные элементы шестеренного насоса. Объясните принцип действия.

12. Укажите достоинства и недостатки шестеренного насоса.

13. Назовите основные элементы лопастного насоса. Объясните принцип действия.

14. Укажите достоинства и недостатки лопастного насоса.

ЗАНЯТИЕ 5. ЛЕКЦИЯ

 

Тема 2.2 Гидромашины объемного действия

 

Узловые вопросы лекции:

 

2.2.5 Плунжерные (поршневые) эксцентриковые насосы

2.2.6 Аксиально – плунжерные (поршневые) насосы

2.2.7 Радиально – плунжерные (поршневые) насосы

 

2.2.5 Плунжерные (поршневые) эксцентриковые насосы

 

Принципиальная схема плунжерного насоса приведена на рисунке 2.6. Плунжерный насос состоит из плунжера 1 (поршень у которого диаметр меньше длины), помещенного в цилиндр 2, и двух клапанов – всасывающего 3 и нагнетательного 4. При вращении вала 5 плунжер посредством эксцентрика 6 и пружины 7 совершает возвратно–поступательные движения. При увеличении рабочего объема 8 открывается всасывающий клапан, закрывается нагнетательный клапан и рабочая жидкость из резервуара 9 поступает в цилиндр. При уменьшении рабочего объема открывается нагнетательный клапан закрывается всасывающий клапан и рабочая жидкость нагнетается под давлением в напорную магистраль 10.

Рисунок 2.6 – Принципиальная схема плунжерного насоса

 

Достоинства плунжерных (поршневых) эксцентриковых насосов: высокая производительность и давление при относительно небольших габаритах и массе.

Недостатки: запаздывание клапанов; невозможность использования в качестве гидромотора (необратимый); подача жидкости производится только в одном направлении (нереверсивный); невозможность регулирования подачи.

 

2.2.6 Аксиально – плунжерные (поршневые) насосы

 

К аксиально – плунжерным (поршневым) гидромашинам относятся аксиально- плунжерные насосы и гидромоторы.

Аксиально – плунжерные гидромашины – это гидромашины ось вращения ротора которых параллельна осям рабочих органов, или составляет с ними угол не более 45°. Аксиально – плунжерные гидромашины относится к бесклапанному типу гидромашин.

Принципиальная схема аксиально – плунжерного (поршневого) насоса приведена на рисунке 2.7.

Насос состоит из ротора 1, в котором расположены плунжеры (поршни) 2. Пружины 7 выталкивают поршни из цилиндров и поджимают их к наклонному диску 3. В неподвижном распределительном диске 6 имеются каналы 5 и 8, через которые рабочие камеры соединяются с магистралями. Ротор приводится во вращение посредством вала 4. При вращении ротора неподвижный наклонный диск заставляет поршни совершать возвратно – поступательные движения в цилиндрах. Меняя наклон диска, можно регулировать величину хода поршня, а, следовательно, и подачу насоса. При установке диска перпендикулярно оси ротора подача насоса равна нулю.

Рисунок 2.7 – Принципиальная схема аксиально – плунжерной (поршневой) гидромашины

 

Достоинства:

- высокая подача при значительных давлениях и весьма небольших собственных размерах;

- возможность регулирования подачи на ходу;

- возможность реверсирования подачи на ходу.

Недостатки:

- сложность конструкции;

- чувствительность к загрязнению рабочей жидкости.

 

2.2.7 Радиально – плунжерные (поршневые) гидромашины

 

Радиально – плунжерными (поршневыми) гидромашинами называются гидромашины, у которых ось вращения ротора перпендикулярна осям рабочих органов (плунжеров) или составляет с ними угол более 45°. К таким гидромашинам относятся насосы и гидромоторы.

Принципиальная схема радиального роторно-поршневого насоса приведена на рисунке 2.8. Насос состоит из статора 1 и ротора 2, оси которых расположены эксцентрично. В радиальных расточках ротора расположены поршни 3, имеющие сферическую форму головок, которыми они опираются на внутреннюю поверхность статора. Ротор с поршнями составляет блок цилиндров, при вращении которого относительно распределительного вала 4 поршни, прижатые давлением центробежной силы жидкости или пружин, находятся в контакте с обоймой статора, совершая при этом вращение вокруг оси ротора и возвратно-поступательное движение относительно цилиндров. Последние своими каналами 5 и 6 поочередно соединяются с приемной полостью 7 насоса, когда поршни отходят от центра распределительного вала, всасывая жидкость в освобождаемый объем, и с отдающей полостью 8, когда поршни возвращаются к центру вала, вытесняя жидкость в напорную магистраль.

Рисунок 2.8 - Принципиальная схема радиально – плунжерного (поршневого) насоса

 

Достоинства радиального поршневого насоса:

- высокая подача и давление при небольших собственных размерах;

- возможность регулирования подачи на ходу;

- возможность реверсирования подачи на ходу.

Недостатки:

- сложность конструкции;

- чувствительность к загрязнению рабочей жидкости.

 

ВОПРОСЫДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

 

1. Объясните принцип действия плунжерного насоса.
2. Укажите название основных элементов плунжерного насоса.
3. Укажите достоинства и недостатки плунжерных (поршневых) эксцентриковых насосов.
4. Какие гидромашины относятся к аксиально – плунжерным (поршневым) гидромашинам?
5. Объясните принцип действия аксиально – плунжерного (поршневого) насоса.
6. Укажите название основных элементов аксиально – плунжерного (поршневого) насоса.
7. Укажите достоинства и недостатки аксиально – плунжерного (поршневого) насоса.
8. Какие гидромашины относятся к радиального роторно-поршневым гидромашинам?
9. Объясните принцип действия радиального роторно-поршневого насоса.
10. Укажите название основных элементов радиального роторно-поршневого насоса.
11. Укажите достоинства и недостатки радиального роторно-поршневого насоса.

 

 

ЗАНЯТИЕ 6. ЛЕКЦИЯ

 

Тема 2.2 Гидромашины объемного действия

 

Узловые вопросы лекции:

 

2.2.8 Шестеренные гидромоторы

2.2.9 Лопастные (пластинчатые) гидромоторы

2.2.10 Аксиально – плунжерные (поршневые) гидромоторы

2.2.11 Радиально – плунжерные (поршневые) гидромоторы

2.2.12 Гидроцилиндры

 

2.2.8 Шестеренные гидромоторы

 

Конструкция шестеренного гидромотора аналогична шестеренному насосу. Ко всасу насоса подводится рабочая жидкость под давлением, вследствие чего шестерни совершают вращательное движение.

 

2.2.9 Лопастные (пластинчатые) гидромоторы

Пластинчатый гидромотор по конструкции аналогичен пластинчатому насосу. Крутящий момент на валу возникает при подводе в рабочую камеру рабочей жидкости под давлением. При этом рабочая жидкость под давлением подводится в камеру через окно 6, а отводится через окно 4 (рисунок 2.5 (а)).

В результате разности давлений на две смежные пластины появляется крутящий момент. Полный крутящий момент равен сумме составляющих моментов рабочих камер.

Пластинчатые гидромоторы отличаются малыми габаритами и развивают высокий крутящий момент.

 

2.2.10 Аксиально – плунжерные (поршневые) гидромоторы

 

Конструкция аксиально – плунжерного (поршневого) гидромотора аналогична конструкции аксиально – плунжерного (поршневого) насоса.

Жидкость под давлением поступает в те рабочие камеры (камера 5 рисунок 2.7), плунжеры которых в данный момент находятся на участках скатывания. Под действием давления рабочей жидкости поршни (плунжеры) движутся к периферии ротора и развивают усилие, которое в точке контакта можно разложить на усилие, номинальное к рабочему профилю, и тангенциальное усилие, которое и создает крутящий момент, вращающий ротор гидромотора.

Достоинства:

- небольшие собственные размеры;

- возможность регулирования частоты вращения на ходу;

- возможность реверсирования на ходу.

Недостатки:

- сложность конструкции;

- высокая частота вращения, что, в конечном итоге, требует сложного выходного редуктора механизма;

- чувствительность к загрязнению рабочей жидкости.

 

2.2.9 Радиально – плунжерные (поршневые) гидромоторы

 

Радиально – плунжерные (поршневые) гидромоторы по конструкции сходны с радиально – плунжерными (поршневыми) насосами.

Упрощенная схема одного из типов радиально-поршневого гидромотора приведена на рисунке 2.9.

Рисунок 2.9 – Упрощенная схема радиально-поршневого гидромотора

 

В отличие от насоса, внутренняя поверхность статора (корпуса) 1 не гладкая, а профилирована в виде выступов и впадин. Поршни 3 ротора 2 опираются на статор, через промежуточное звено — ролики 4, закрепленные на поршнях посредством осей 5. Каждая камера через отверстия 6 в роторе поочередно соединяется с каналами 7 подвода рабочей жидкости под давлением и каналами 8 отвода рабочей жидкости.

Жидкость под давлением поступает в те рабочие камеры, поршни которых в этот момент находятся на участках скатывания. Под действием давления рабочей жидкости поршни движутся к периферии ротора и развивают усилие F, которое в точке контакта можно разложить на усилие N, номинальное к рабочему профилю, и тангенциальное усилие Т, которое и создает крутящий момент, вращающий ротор гидромотора, сидящий на неподвижной цапфе 9. Если гидромотор выполнить таким образом, чтобы ротор был неподвижным, то будет, вращаться его статор. Чтобы произвести реверс вращения ротора, необходимо изменить направление подвода рабочей жидкости под давлением к гидромотору.

Радиально-поршневые гидромоторы имеют более высокие значения вращающего момента по сравнению с пластинчатыми гидромоторами и больший диапазон регулирования скорости. Они применяются для привода низкоскоростных исполнительных механизмов, когда требуется высокое значение крутящего момента и регулирование скорости в широких пределах.

Достоинства:

- относительно небольшие собственные размеры;

- возможность регулирования частоты вращения на ходу в широких пределах;

- возможность реверсирования на ходу;

- высокое значение крутящего момента.

Недостатки:

- сложность конструкции;

- чувствительность к загрязнению рабочей жидкости.

 

2.2.10 Силовые гидравлические цилиндры

Силовые гидравлические цилиндры (гидроцилиндры) являются гидравлическими двигателями объемного действия, в которых ведомое звено совершает возвратно-поступательное движение ограниченной величины. В качестве ведомого звена в силовом гидроцилиндре может быть шток (плунжер) при неподвижном цилиндре или цилиндр при неподвижном штоке (плунжере).

Силовые гидроцилиндры по конструкции ведомого звена делят на поршневые и плунжерные.

По характеру движения силовые гидроцилиндры подразделяют на гидроцилиндры двух- и одностороннего действия.

Схема гидроцилиндра одностороннего действия приведена на рисунке 2.10.

При подаче рабочей жидкости через штуцер 1 в поршневую полость 2, поршень 3 выдвигается. Штоковая полость 4 при этом не заполнена рабочей жидкостью. Возвращение поршня 3 производится за счет действия пружины 5 или внешних сил 6, которые приложены к штоку 7.

Рисунок 2.10 - Схема гидроцилиндра одностороннего действия

 

Силовые гидроцилиндры одностороннего действия могут быть поршневые (рис.2.10), плунжерные и телескопические.

Схема плунжерного гидроцилиндра одностороннего действия приведена на рисунке 2.11.

 

Рисунок 2.11 - Схема плунжерного гидроцилиндра одностороннего действия

В качестве силового элемента в гидроцилиндре используется плунжер 1, заключенный в цилиндре 2.

Схема телескопического гидроцилиндра одностороннего действия приведена на рисунке 2.12.

Рисунок 2.12 - Схема телескопического гидроцилиндра одностороннего действия

 

В телескопических гидроцилиндрах рабочая камера А образуется рабочими поверхностями корпуса 1 и концентрически расположенных поршней 2 и 3, перемещающихся друг относительно друга. При поступлении в рабочую камеру жидкости под давлением производится последовательное выдвижение поршней. Последовательность их выдвижения может быть от большего диаметра к меньшему, а последовательность втягивания – обратная.

Преимущества телескопических гидроцилиндров — малые габариты в сдвинутом состоянии и большой ход при выдвижении.

Гидроцилиндры двухстороннего действия выполняются по схеме, приведенной на рисунке 2.13.

Рисунок 2.13 - Схема гидроцилиндра двухстороннего действия

При подаче рабочей жидкости из напорной магистрали через штуцер 1 поршневой полости 2, поршень 3 выдвигается. При этом рабочая жидкость, находящаяся в штоковой полости 4 выдавливается в сливную магистраль.

Для реверсирования движения поршня, рабочая жидкость из напорной магистрали подается в штуцер штоковой полости 4. Производится возврат поршня 3.

Для устранения утечек рабочей жидкости между цилиндром и штоком 7, устанавливаются уплотнения 6.

Таким образом, в гидроцилиндрах двухстороннего действия возможно движение поршня под действием давления рабочей жидкости в двух направлениях 5.

Гидроцилиндры двухстороннего действия могут быть с одно - и двухсторонним штоком, а также выполнены телескопическими (многократной раздвижности) и комбинированными.

Основные параметры гидроцилиндров: величина внутреннего диаметра цилиндра; рабочее давление; развиваемое усилие; ход поршня.

Достоинства гидроцилиндров:

- простота конструкции;

- надежность в работе;

- значительные развиваемые усилия.

Недостатки:

- возможность получения только линейных и поворотных перемещений на небольшой угол.

 

Гидроцилиндры широко применяются в горных машинах, где требуется прямолинейное перемещение, например в горных комбайнах, механизированных крепях, экскаваторах, погрузочных машинах, различных устройствах подач и т. п.

 

ВОПРОСЫДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

 

1. Объясните принцип действия шестеренного гидромотора.
2. Объясните принцип действия лопастного гидромотора.
3. Может ли плунжерный (поршневой) эксцентриковый насос работать в качестве обратимого – гидромотором. Почему?
4. Объясните принцип действия аксиально – плунжерного (поршневого) гидромотора.
5. Укажите название основных элементов аксиально – плунжерного (поршневого) гидромотора.
6. Укажите достоинства и недостатки аксиально – плунжерного (поршневого) гидромотора.
7. Объясните принцип действия радиального роторно-поршневого гидромотора.
8. Укажите название основных элементов радиального роторно-поршневого гидромотора.
9. Укажите достоинства и недостатки радиального роторно-поршневого гидромотора.
10. Объясните принцип действия гидроцилиндра одностороннего и двухстороннего действия. Назовите его основные элементы.
11. Объясните принцип действия телескопического гидроцилиндра одностороннего действия.
12. Укажите достоинства и недостатки гидроцилиндров.

 

ЗАНЯТИЕ 8. ЛЕКЦИЯ

Тема 2.3 Контролирующая и регулирующая аппаратура

 

Узловые вопросы лекции:

 

2.3.1 Классификация устройств управления.

2.3.2 Гидроклапаны. Назначение, принцип действия, конструкция.

2.3.3 Гидродроссели. Назначение, принцип действия, конструкция.