Глава 10 общие сведения о гидроприводе

Гидроприводом называют совокупность устройств, предназна­ченных для приведения в движение механизмов и машин посред­ством гидравлической энергии, т. е. энергии капельной жидкости. Гидропривод бываетмагистральный, аккумуляторный инасосный.

Рис. 10.1. Структурные схемы гидроприводов

В магистральном (рис. 10.1, а) и аккумуляторном (рис. 10.1, б) гидроприводах рабочая жидкость подается в гидродвигатель со­ответственно от магистрали и гидроаккумулятора (предварительно заряженного от внешнего источника), не входящих в состав этих приводов. В насосном гидроприводе (рис, 10.1,в) рабочая жидкость подается в гидродвигатель насосом, входящим в состав этого привода. Здесь источником энергии является приводящий двигатель. По типу приводящего двигателя насосный гидропривод называют: электронасосный гидропривод, дизельнасосный гидропривод и др..

В насосе (рис. 10.1, в) механическая энергия приводящегодвигателя преобразуется в гидравлическую, а в гидродвигателе гидравлическая энергия преобразуется в механическую. В резуль­тате осуществляемого преобразования энергии удается получить совместные характеристики приводящего двигателя и гидропри­вода, удовлетворяющие требованиям нагрузочных характеристик. Систе мой управления можно воздействовать на насос, гидроаппараты, гидродвигатель, если в состав гидропривода входит один или несколько объем-гидродвигателей , то такой привод называют объемным. В современных горных машинах и стационарных установках более широко применяется насосный объемный гидропривод.

10.1. Схемы объемного гидропривода,

КЛАССИФИКАЦИЯ, ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ.

В общем случае в состав насосного объемного гидропривода входит: гидропередача, гидропреобразователи, гидроаппараты,кондиционеры рабочей жидкости, гидроемкости и гидролинии.

Рис.10.2. Схема гидропередачи.

Гидропередача — часть насосного гидропривода, предназначенная для передачи движения от приводящего двигателя к машинам и механизмам. В простейшем случае (рис. 10.2) она состоит из одного насоса, одного гидродвигателя8 и гидролинии 2, необходимой для циркуляции рабочей жидкости между ними. Гидропреобразователь выполняетфункцию преобразования энергии одного потока рабочей жидкости в энергию другого потока с другим (обычно большим) значением давления.

Гидроаппараты применяют для изменения или поддержания заданного постоянного значения давления или расхода рабочей жидкости либо для изменения направления потока рабочей жидкости. К ним относятся гидрораспределители и регуляторы потока.Кондиционеры рабочей жидкости служат для получения необ­ходимых качественных показателей жидкости. К ним относятся: гидроочистители, теплообменные аппараты, воздухоспускныеустройства.

Гидроемкости (гидробаки» гидроаккумуляторы) предназначены для содержания в них рабочей жидкости с целью использования ее в процессе работы гидропривода.

Объемные гидродвигатели (поршневые, шестеренные, пластинчатые, вин­товые) преобразуют гидравлическую энергию в механическую в замкнутом из­меняющемся объеме — рабочей камере (см. главу 11).

Гидролинии (гидросеть) — устройства, служащие для прохож­дения рабочей жидкости. Конструктивно гидролинии представляют собой трубы, рукава, каналы и соединения. Различают всасываю­щую, напорную и сливную линии, гидролинию управления и дре­нажную гидролинию (для удаления в емкость утечек). Проследим по рис. 10.3, а работу гидропривода.

Рис. 10.3. Принципиальная схема насосного гидропривода

Приводящий двигатель через входное звено (вал, шток) передает энергию на­сосу 2. Последний через всасывающую линию 12 всасывает рабочую жидкость из гидробака 13 и подает ее в напорную линию 4 к гидродвигателю 6. При зафиксированном положении гидрорас­пределителя 5 (это положение будем условно считать первой по­зицией) жидкость под давлением поступает в поршневую полость 7 гидродвигателя, вызывая перемещение его выходного звена (штока) вниз и вытеснение из штоковой полости 8 отработанной жидкости в бак через сливную линию 9 и фильтр 10 (кондиционер).

Чтобы осуществить движение выходного звена гидродвигателя вверх, необходимо установить запорные элементы распределителя в другую позицию (рис. 10.3, б). Тогда его проходы (каналы) соединят штоковую полость с напорной линией, а поршневую полость — со сливши линией. В этой позиции (рис. 10.3, ) достигается фиксация выходного звена гидродвигателя в нужном положении. В этом случае жидкость в поршневой и штоковой поло­стях будет заперта закрытыми проходами распределителя, а на­порная линия соединится со сливной, что приведет к разгрузке насоса, т. е. работающий насос освобождается от нагрузки гидро­цилиндра и рабочая жидкость из напорной линии свободно сливается в бак.

Гидродвигатель с поступательным движением выходного звена называется гидроцилиндром, с вращательным движением — ги­дромотором и с поворотным движением (менее 360°) — поворотным гидродвигателем. В соответствии с этим различают гидроприводы с поступательным, вращательным и поворотнымдвижением выходного звена.

В рассматриваемой схеме (см. рис. 10.3, а) гидропривода с по­ступательным движением выходного звена регулирование скорости штока гидроцилиндра осуществляется регулятором потока 3 (регулируемым дросселем), который изменяет расход жидкости гидроцилиндра сбрасыванием части жидкости в бак. Предохрани­тельным клапаном 11 гидропривод защищается от чрезмерных дав­лений, вызываемых большими нагрузками.

Как показывает опыт эксплуатации, гидропривод обладает следующими основными достоинствами:

- возможность получения совместных характеристик приводя­щего двигателя и гидропривода в соответствии с нагрузочными характеристиками машин;

- простота предохранения приводящего двигателя и исполни­тельных органов машин от перегрузок;

- широкий диапазон бесступенчатого регулирования скорости выходного звена, что позволяет осуществить рациональный ре­жим работы исполнительных органов машин;

- возможность передачи больших сил и моментов, а также осу­ществление больших передаточных чисел при относительно не­больших размерах и массе гидроустройств;

- надежная смазка трущихся поверхностей благодаря примене­нию в качестве рабочей жидкости минеральных масел;

- простота реверсирования без необходимости изменения направ­ления вращения приводящего двигателя, а также возможность получения плавного движения и частых быстрых переключений на ходу машины;

- простота преобразования одного вида движения в другой и не­зависимость расположения гидравлических устройств в простран­стве, что создает удобства в общей компоновке машин;

- простота управления, что способствует применению систем авто­матического, программного и дистанционного управления.

К недостаткам гидропривода относятся:

- утечки рабочей жидкости через уплотнения и зазоры, что сни­жает к. п. д. установки и ведет к загрязнению рабочего места. Для повышения герметичности системы требуется высокая точ­ность и чистота поверхностей сопрягаемых деталей;

- нагрев рабочей жидкости, что в ряде случаев требует примененияспециальных охладительных устройств и средств тепловой защиты;

- необходимость обеспечения в процессе эксплуатации чистоты рабочей жидкости и защиты от проникновения в нее воздуха:

- пожароопасность в случае применения горючей рабочей жид­кости;

- более низкий к. п. д. гидропередачи по сравнению с механиче­ской.

При правильном выборе гидросхем и конструировании гидро­узлов некоторые из перечисленных недостатков гидропривода можно устранить или значительно уменьшить их влияние на работу машин. Тогда преимущества гидропривода становятся столь существенными, что в большинстве случаев приходится от­давать ему предпочтение.

Сейчас трудно назвать область техники, где бы ни использо­вался гидропривод. Эффективность, большие технические возмож­ности делают его почти универсальным средством при механиза­ции и автоматизации различных технологических процессов, В частности, в горной промышленности он используется в очист­ных, проходческих и нарезных комбайнах, крепях, конвейерах, буровых станках, экскаваторах и т. д.