УДК 533 (075)

Основы гидравлики и гидропривод. Конспект лекций. Толстухин Г.Н. Набережные Челны, ИНЭКА, 2008. – 45 с.

Конспект лекций по основам гидравлики и гидроприводу предназначен для студентов технических специальностей заочного факультета. Изложены основы общей гидравлики, устройство и принцип действия основных гидромашин и гидропривода.

Камская государственная

инженерно-экономическая

академия, 2008г.

Введение

Привод – совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение механизмов и машин.

В практике встречаются приводы:

1. механические,

2. электрический,

3. пневматический,

4. гидравлический.

Название привода соответствует типу применяемой передачи – устройства для преобразования движения двигателя в движение рабочего органа машины.

Объёмным гидроприводом называется совокупность устройств, в число которых входит один или несколько объёмных гидродвигателей, назначение которых – приведение в движение механизмов и машин, посредством рабочей жидкости под давлением. Основным определяющим устройством гидропривода (ГП) являются его объёмный гидродвигатель (гидромотор, гидроцилиндр), в исполнительном устройстве которого жидкость обеспечивает геометрические связи за счёт своего объёма.

Помимо объёмного гидродвигателя в состав гидропривода могут входить следующие устройства:

1. насосы с двигателями

2. гидроаппаратура

3. гидроёмкости

4. гидролинии и т.д.

Функциональная схема объемного гидропривода

Насосы (объёмные или динамические) предназначены для преобразования механической энергии двигателя в гидравлическую энергию рабочей жидкости.

Объёмные гидродвигатели (гидроцилиндры, гидромоторы, поворотные гидродвигатели) предназначены для преобразования гидравлической энергии рабочей жидкости в механическую выходных звеньев гидропривода.

Гидроаппаратура (клапаны, дроссели, распределители) предназначена для функционирования гидропривода.

Кондиционеры (фильтры, теплообменные аппараты) предназначены для поддержания качества рабочей жидкости.

Гидроёмкости – баки, аккумуляторы.

Гидролинии предназначены для обеспечения движения жидкости от одного элемента гидропривода к другому.

Основные преимущества объёмного гидропривода:

1. Возможность простого плавного бесступенчатого регулирования скорости выходного звена.

2. Широкий диапазон регулирования, до 1:1000

3. Хорошие динамические качества – отношение момента, развиваемого гидромотором, к моменту инерции вращающихся частей.

По этому качеству гидропривод на порядок выше других приводов. Обусловлено это тем, что удельная сила (сила к единице веса, объёма) их практически неограниченна. Например, при Р = 30 МПа, она в 25-30 раз выше, чем у электродвигателя. То есть можно получить большие крутящие моменты в заданном ограниченном пространстве. Это обуславливает их высокое быстродействие (приёмистость). Так, время разгона гидромотора мощность (5 - 75) кВт не превышает 0,03-0,1 с., а для насосов 0,02-0,04 с. Частота реверса гидромоторов может быть 60-150 раз в минуту.

4. Низкий удельный вес.

Gо =

где G-вес гидромашины,

N – мощность гидромашины.

Для гидромашин с рабочим давлением Pн = 20 МПа, Gо = 6 Н/кВт , для авиационных высокооборотных (40-70 об/с) – Gо = 3 Н/кВт

5. Высокая удельная мощность (энергоёмкость – мощность к единице объёма).

где V – объём гидромашины.

6. Высокий коэффициент усиления мощности (выход к входу) – до 1000.

7. Большая жёсткость нагрузочной характеристики- стабильность скорости выходных звеньев при изменении величины и знака нагрузки.

8. Высокий К.П.Д. = 0,95-0,96.

Всё это даёт возможность широкого использования гидропривода во многих отраслях техники:

- Металлорежущие станки, автоматы и агрегаты, копировальные станки, станки с ЧПУ,

- Кузнечно-прессовое оборудование,

- Водный транспорт – силовые приводы гребных установок, лебедок, кранов, для поворота руля,

- шахтное и горнорудное оборудование,

- транспортные машины – силовые трансмиссии, усилитель руля, подъёмники самосвалов,

- дорожные и подъёмно-загрузочные машины,

- авиационная и ракетная техника – для управления рулями, в механизмах изменения геометрии руля, шасси, в наземных установках обеспечения и запуска летательных аппаратов,

- сельскохозяйственные машины – навесные орудия,

- радиационная техника – поворот антенн,

- роботы и манипуляторы.

К недостаткам гидропривода следует отнести:

1. Загрязнения из-за утечек рабочей жидкости,

2. зависимость характеристик от температуры через вязкость,

3. высокая точность изготовления – удорожание конструкций.

4. относительная сложность монтажа.

При малых мощностях иногда предпочтительней применять электро- и пневмоприводы. Если же нужны большие усилия и высокое быстродействие, то, конечно, объёмные гидроприводы предпочтительнее.

Рабочим телом в гидроприводах является жидкость. Одновременно она выполняет функции смазочного и охлаждающего агента, а также, защищает детали от коррозии, то есть обеспечивает работоспособность и надёжность узлов гидропривода.

Основные требования к рабочим жидкостям:

1. Хорошие смазочные свойства.

2. Минимальная зависимость вязкости от температуры в рабочем диапазоне Т-Р.

3. Низкая упругость насыщенных паров и высокая температура кипения. Давлением или упругостью насыщенного пара Рн называется установившееся в замкнутом пространстве в результате испарения жидкости при данных температуре, давлении пара, находящегося в равновесии с жидкостью.

4. Нейтральность к применениям материалам (особенно к резиновым уплотнениям).

5. Устойчивость к разложению и окислению, длительный срок работы.

6. Высокий объёмный модуль упругости.

E = -объёмный модуль упругости.

где - коэффициент относительной объёмной сжимаемости.

=

7. Высокие изолирующие и диэлектрические качества.

8. И продукты её разложения не должны быть токсичны.

Наиболее полно удовлетворяют к предъявляемым требованиям к рабочим жидкостям минеральные масла нефтяного происхождения, представляющие собой жидкие дистиллаты, загущённые парафином церезином и другими твёрдыми углеводородами.

Для специальных гидроприводов применяют синтетические жидкости на основе органических и кремнеорганических соединений.