Тема: «Основные понятия и классификация гидроприводов»
1. Гидропривод: общие положения
В настоящее время с/х производство оснащается машинами более высокого технического уровня, которые призваны значительно повысить производительность и условия труда, обеспечить высокое качество и экономичность выполняемых работ. Практически любое мобильное энергетическое средство, используемое в с/х производстве, содержит гидравлический привод (рис. 1).
Особенно широкое применение он находит в тракторах и уборочных машинах. Использование гидропривода позволяет осуществлять автоматическое регулирование режимов работы машин и параметров технологических процессов в целом. Гидроприводы используются в ходовой части (трансмиссии) и рулевом управлении самоходных машин для: управления навесными, полунавесными и прицепными машинами, погрузочными и разгрузочными механизмами прицепов, погрузчиков и транспортеров, сообщения вращательного движения активным рабочим органам, включения и выключения различных механизмов, облегчения управления и изменения скорости движения машины и других целей. Они имеют существенные преимущества перед механическими приводами: возможность передачи энергии в любую точку машины при небольших усилиях управления; свобода расположения гидроагрегатов и простота конструкции при разветвлении потоков мощности; простота преобразования одного вида движения в другое; легкость реверсирования движения, бесступенчатое регулирование скорости в широких пределах и т.д. Бесступенчатое изменение скорости движения самоходной машины обеспечивает оптимальный режим ее технологического процесса при полном использовании мощности двигателя. Оперативное управление скоростью машин с гидромеханической трансмиссией, включая динамическое торможение, осуществляется одной рукояткой или педалью, что значительно облегчает условия работы механизатора.
Общие сведения об объемных гидроприводах В современной технике широко применяют гидравлические системы для передачи мощности на ходовую часть и рабочие органы, для регулирования положения рабочих органов, их адаптации к условиям эксплуатации. В сельхозмашинах широко применяют привод с возвратнопоступательным движением для подъема, опускания и перемещения рабочих органов, управления вариаторами, для следящих систем и т.д. В последнее время все более широкое применение находит объемный гидропривод для вращательного движения рабочих органов сельхозмашин, а также для гидротрансмиссии.
Достоинства и недостатки гидроприводов
Достоинства: - быстродействие и высокая точность отработки сигналов управления, а также легкость реверсирования, что объясняется малой инертностью гидромашин; - возможность плавного бесступенчатого регулирования выходной скорости; - высокий коэффициент усиления мощности при сравнительно небольшом усилии; - простота преобразования одного вида движения в другое; - передача больших мощностей при небольших габаритах; - независимое размещение узлов; - простота конструкции передач и предохранительных устройств.
Недостатки: - повышенные требования к точности изготовления отдельных узлов и деталей; - зависимость характеристик от температуры рабочей жидкости; - сложность ремонта в условиях эксплуатации.
Основные понятия и определения
Гидроприводом называют совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение механизмов и машин посредством гидравлической энергии. В нем жидкость служит рабочим телом для восприятия и отдачи механической энергии.
Гидропередача – часть гидропривода, предназначенная для передачи движения от приводящего двигателя к машинам и механизмам.
Гидропривод называется объемным, если в его гидропередаче используются объемные машины, и динамическим – если динамические. Основным определяющим устройством гидропривода является его объемный гидродвигатель, выходное звено которого непосредственно или через механическую передачу соединено с исполнительным механизмом. Объемные гидродвигатели (гидроцилиндры, гидромоторы) преобразуют гидравлическую энергию рабочей жидкости в механическую энергию выходных звеньев привода. Кроме гидродвигателя, в состав гидропривода могут входить следующие устройства: насосы с приводящими двигателями, гидроаппараты, кондиционеры рабочей жидкости, гидроемкости и гидролинии.
Насосы создают поток рабочей жидкости путем преобразования механической энергии приводящих двигателей в гидравлическую. Рабочим органом, создающим поток рабочей жидкости, является поршень (плунжер), зубчатое колесо, диафрагма и т.д.
Гидроаппараты (клапана; дроссели; распределители) предназначены для изменения направления и параметров потока рабочей жидкости, а также для открытия или перекрытия отдельных гидролиний.
Кондиционеры рабочей жидкости служат для получения необходимых качественных показателей и состояния рабочей жидкости. К ним относятся: фильтры, теплообменные аппараты (охладители или нагреватели) и воздухоспускные устройства. Гидроемкости (гидробаки и гидроаккумуляторы) предназначены для содержания в них рабочей жидкости с целью использования ее в процессе работы гидропривода.
Гидролинии предназначены для движения рабочей жидкости от одного гидроустройства привода к другому или внутри устройства от одной полости к другой. Конструктивно они представляют собой трубопроводы, рукава, каналы и соединения. Различают линии: всасывания, напора, слива, управления, дренажа, выпуска воздуха и отвода конденсата. Все гидравлические устройства оснащаются уплотнительными устройствами, предназначенными для герметизации соединений.
Рабочая жидкость в гидроприводе является рабочей средой, т.е. носителем энергии. С ее помощью гидравлическая энергия от источника передается к объемным гидродвигателям. В связи с выполнением указанной функции, рабочую жидкость рассматривают как один из основных элементов объемного гидропривода.
Гидродвигатель с поступательным движением выходного звена называется гидроцилиндром, с вращательным движением – гидромотором, с поворотным движением (менее 360О) – поворотным гидродвигателем. В соответствии с этим различают гидроприводы с поступательным, вращательным и поворотным движением выходного звена.
Гидропривод называется регулируемым, если в нем предусмотрено изменение (плавное или ступенчатое) скорости движения выходного звена гидродвигателя. Привод, в котором обеспечивается изменение направления движения выходного звена гидродвигателя при неизменном направлении вращения вала гидромотора, называется реверсивным.
Классификация гидроприводов
По принципу действия гидроприводы делятся на объемные и гидродинамические. Гидродинамическим приводом называется гидравлическая система, в которой в качестве гидравлической передачи применяются лопастные насосные и турбинные колеса, расположенные соосно на предельно близком друг от друга расстоянии.
Перенос энергии от ведущего звена в ведомому осуществляется потоком жидкости, а крутящий момент передается в результате изменения момента количества движения рабочей жидкости в рабочих колесах. При этом ведущий и ведомый валы механически не связаны между собой. Благодаря этим особенностям гидродинамический привод чаще называют гидродинамической передачей.
Объемным гидроприводом называется гидравлическая система, в которой в качестве гидравлической передачи применяются насосы и гидродвигатели объемного действия. Работа объемного гидропривода основана на использовании свойства несжимаемости капельной жидкости и передачи давления по закону Паскаля (любое изменение давления в какой либо точке покоящейся жидкости, не нарушающее ее равновесие, передается в остальные ее точки без изменения). Примером объемного гидропривода простейшей конструкции может служить гидравлический пресс. Объемные гидроприводы подразделяются по виду источника энергии на три типа:
1. Насосный гидропривод — гидропривод, использующий для подачи рабочей жидкости насосы объемного действия. Насосные гидроприводы бывают с замкнутой циркуляцией, когда жидкость от гидродвигателя поступает во всасывающую линию насоса, и с разомкнутой циркуляцией, когда жидкость от гидродвигателя поступает в гидробак. Насос гидропривода может приводиться в движение электродвигателем, турбиной, дизельным, карбюраторным двигателями, двигателем внутреннего сгорания и др.
2. Аккумуляторный гидропривод — гидропривод, в котором рабочая жидкость подается в гидродвигатель от предварительно заряженного гидроаккумулятора. Такие гидроприводы используются в системах с кратковременным рабочим циклом.
3. Магистральный гидропривод, в котором рабочая жидкость подается в гидродвигатель от гидромагистрали, питающей от насосной станции одновременно несколько гидроприводов. По характеру движения выходного звена различают гидроприводы поступательного, поворотного и вращательного движения.
Гидроприводы бывают регулируемые и нерегулируемые.
По способу регулирования скорости гидроприводы делят на три типа:
1. С дроссельным регулированием, когда для регулирования скорости производится дросселирование потока рабочей жидкости и часть потока отводится, минуя гидродвигатель.
2. С объемным регулированием, когда регулирование скорости производится в результате изменения рабочих объемов насоса или гидродвигателя.
3. С объемно-дроссельным регулированием, когда регулирование скорости осуществляется одновременно двумя способами. Если скорость выходного звена гидропривода поддерживается постоянной и не зависит от внешних воздействий, то гидропривод называется стабилизированным. Если скорость выходного звена изменяется по определенному закону в зависимости от задающего воздействия, то гидропривод называется следящим.