1.3. Классификация и показатели работы ГиПп

Пневмо- и гидроприводы классифицируются след. образом:

1. По источнику подачи рабочей среды:

   1. насосный, компрессорный;

   2. аккумуляторый;

   3. магистральный.

2. По характеру движения выходного звена:

   1. поступательное;

   2. поворотное;

   3. вращательное.

3. По управляющему устройству:

   1. дроссельные;

   2. с машинным управлением; (гидро)

   3. с машинно – дроссельным упр.;

   4. с управлением приводящим двигателем;

   5. с управлением противодавлением. (пневмо)

4. По виду управления:

   1. автоматическое;

   2. ручное.

5. По задаче управления:

   1. стабилизирующий привод;

   2. программный;

   3. следящий.

6. По циркуляции рабочей среды:

   1. с разомкнутым потоком;

   2. с замкнутым потоком.

Машинное управление применимо только к гидроприводу и осуществляется

регулируемым насосом или регулируемым гидродвигателем, или обоими одновременно. Управление приводящим двигателем применимо только к гидроприводу. Состоит в управлении скоростью выходного звена путем изменения частоты вращения двигателя. Управление противодавлением осущ-ся только в пневмоприводе. (Принцип работы г/п:)

Функциональные свойства приводов оценивают по статическим и динамическим хар-кам. К первым относятся зависимости:

а) регулировочные: V=f(x);F(H) =f(x)

где V – скорость; F(H) – сила на выходном звене; х – управляющее воздействие.

б) нагрузочные: V=f(Н);= f(V);=f(H);

где - КПД привода.

К динамическим относятся: V = (t);y=(t),

где t – время.

Преимущества гидро- и пневмоприводов по сравнению с механическими:

• большая приспособленность к автоматизации;

• гидро- и пневмолинии проще мех. передач, удобнее при компоновке;

• удельная масса _пр=и удельная работоспособностьгидроприводов выше, чем у мех. передач;

• пневмопривод прост по конструкции, пожаробезопасен, экологически чист.

Недостатки:

• малый КПД (гидро- 0,8; электро-0,9; пневмо0,3; мех0,9);

• зависимость характеристик гидроприводов от Т⁰С, возможность утечек раб. жидкости;

• давление в пневмосистемах ограничено до 1,6 МПа условием безопасности обслуживания.

1.4. Классификация элементов пневмо- и гидросистем.

Функциональная схема схема гидро- и пневмопривода выглядят следующим образом:

1. Гидро-,

2. Пневмо-

аппаратура

Кондиционеры

1. рабочей жидкости

2. сжатого воздуха

1. Гидро-,

2. Пневмо-

линии

1. Гидро-,

2. Пневмо-

емкости

Дви-

га-

тель

Мех. энергия 1. Гидроэнергия Механическая

2. Пневмоэнергия энергия

Каждое, из входящих в состав гидропневмосистем устройств, выполняет определенные функции.

1.5. Насосы (объемные роторные гидропневмомашины) и компрессоры.

Насосы создают поток рабочей жидкости путем преобразования механической энергии в гидравлическую. Роторные гидромашины могут работать как в режиме насоса, так и в режиме гидроматора.

Компрессор – машина для сжатия и нагнетания газа. Наиболее распространены (к поршневым насосам)поршневые. Основные параметры – давление на выходе, производительность и число ступеней. Принцип работы: при движении поршня 2 слева направо в цилиндре 1 создается разрежение, открывается всасывающий клапан 4 и цилиндр заполняется газом (d-a). Когда поршень начинает двигаться влево клапан 4 закрывается и начинается сжатие газа (a- в). Увеличение давления происходит до тех пор, пока оно не станет больше р₂, после чего открывается нагнетательный клапан 5 и сжатый воздух выталкивается из цилиндра (в - с). При обратном движении происходит политропное расширение газа (с -d). Как только давление станет ниже р₁– открывается всасывающий клапан 4.

Роторные гидромашины подразделяют по следующим признакам:

1. По возможности регулирования рабочего объема:

   1. регулируемые;

   2. нерегулируемые.

2. По направлению потока рабочей жидкости:

   1. с постоянным потоком;

   2. с реверсивным потоком.

3. По числу рабочих циклов, совершаемых за один оборот вала:

   1. одно- ;

   2. двух- ;

   3. многократного действия.

4. По конструкции:

   1. шестеренные;

   2. пластинчатые;

   3. п

      поршневые

      оршневые; - радиально -

   4. центробежные; - аксиально -

   5. диафрагменные;

   6. коловратные;

1. винтовые;

ж) струйные;

з) самовсасывающие.

Основными параметрами роторных гидромашин являются:

• рабочий объем (разность наиб. и наим. значений замкнутого объема за один оборот гидроматора);

• номинальное давление (на входе гидроматора и на выходе насоса); (р_н = )

• номинальная частота вращения; (n, об/мин)

• давление на входе в насос (min);

• объемная подача:

Q = V₀n; (= S_Vcp = V/t м³/с )

V₀– объем подаваемой среды, м³;

n– частота вращения, с^-1.

(V – ср. скорость вр. ротора, м/с)

• крутящий момент на валу гидроматора:

;

- перепад давлений, Па.

• характеристика насоса (зависимость Q (р_к));

• характеристика гидроматора n(Q);

• о

  - при нагр.

  - при холл. ходе

  бъемный КПД

• мощность насоса: .

Шестеренные насосы имеют рабочие камеры, образованные рабочими поверхностями зубчатых колес (корпуса)и боковых крышек. По виду зацепления различают насосы со внутренним и внешним зацеплением. Не вся жидкость вытесняется в полость нагнетания: часть по радиальным и торцовым зазорам перетекает в область всасывания, часть запирается во впадинах между зубьями (может поломать). Рабочий объем шестеренных насосов:

h– высота зуба; в – ширина; m – модуль; в – ширина венца.

Применяют многошестеренные и многоступенчатые насосы. Пластинчатый – это роторный насос с рабочими камерами, образованными рабочими поверхностями ротора, статора, двух смежных пластин и боковых крышек. Бывают насосы однократного и двукратного действия. Рабочий объем пластинчатого насоса однократного действия определяется так:

,

где е – эксцентриситет; R – радиус статора; z – число пластин; S – толщина пластины; в – ширина пластины.

Двукратного:

R– большая полуось статора;r– радиус ротора.

Радиально – поршневые насосы – у которых рабочие камеры образованы рабочими поверхностями поршней и цилиндров. Оси поршней расположены перпендикулярно к оси блока цилиндров или под углом 45⁰. рабочий объем радиально – поршневого насоса однократного действия:

;

многократного:

,

где S_п– площадь поршня; h – ход поршня; е – эксцентриситет; z – число поршней; к – число рядов поршней; m – число циклов.

Кулачковые радиально – поршневые насосы выполняют с распределением из гидроклапанов. Они не могут работать в режиме гидроматоров.

Аксильно – поршневые – насосы у которых рабочие камеры образованы цилиндрами и поршнями. Оси поршней параллельны оси блока цилиндров или 45⁰. изготавливают насосы с наклонным диском и с наклонным блоком. Рабочий объем:; d_n– диаметр поршня,h– ход поршня,D– диаметр блока,- угол наклона диска,z– число поршней.

Диафрагменные (возвр. - поступательные)насосы – у которых рабочие камеры образованы корпусом, крышками, диафрагмой и крепежным диском. При возвратно – поступательном движении штока рабочая среда всасывается через впускной клапан и вытесняется через выпускной. Привод – кулачковый, эксцентриковый, кривошипно – шатунный. Рабочий объем – по формуле.

Просты в изготовлении. Не могут создавать высокого р0,1… 0,3 МПа – ограничение по прочности диафрагмы.

(лопастные)

(вихревые)

Центробежные насосы состоят из насосной камеры и рабочего колеса с лопатками. Жидкость подводится к средней части камеры через всасывающий трубопровод. Лопатки оказывают давление на жидкость, в результате чего на выходе из рабочего колеса получаются давление и V больше, чем перед входом в колесо. Центробежные насосы классифицируют:

1. По высоте подачи:

   1. низкого давления – до 15м;

   2. среднего – до 40м;

   3. высокого - > 40м.

2. По числу последовательно устанавливаемых колес:

   1. одно- ;

   2. двух- ;

   3. многоступенчатые.

3. По числу параллельно устанавливаемых колес:

   1. одинарные;

   2. сдвоенные;

   3. строенные…

4. По способу подвода воды из раб. колеса в напорную трубу:

   1. с направляющим аппаратом;

   2. без направляющего аппарата.

5. По расположению вала насоса:

   1. горизонтальные;

   2. вертикальные

= 0,6… 0,8

Вихревые насосы по рабочему процессу и св-ам близки к центробежным. При вращении рабочего колеса 1 в межлапаточных полостях и концентрическом канале 2 образуются вихри 3, что приводит к непрерывному дв. жидкости из межлапаточных полостей в канал 2 и обратно. Жидкость в канале увлекается образовавшимися вихрями и перемещается вместе с колесом от полости всасывания 4 к полости нагнетения 5. по сравнению с центробежными вихревые создают напоры в 3… 10 большие при тех же размерах и п. но

= 0,3… 0,45.

Коловратные насосы имеют одинаковые роторы, очерченные по циклоидам. Согласованность движения роторов достигается зубчатой передачей. Соприкосновение роторов между собой и стенками корпуса происходит по прямым образующим цилиндра, а не по кривым поверхностям, что уже при небольших неточностях изготовления и сборки приводит к износу рабочих поверхностей, значительным утечкам и снижению качества работы насоса.

Винтовые насосы состоят, как правило, из двух пар винтов. В каждой паре один винт левый, другой правый. Винты вращаются в противоположных направлениях в корпусах. Всасывающие отв-ия расположены по концам кожуха, нагнетательные – в середине, где сходятся встречные нарезки винтов и куда нагнетается жидкость. Симметричное расположение обеих пар винтов разгружает роторы от осевых сил. Трехроторные винтовые насосы устраняют радиальную нагрузку на средний ведущий винт и – в 1,5 раза увеличивает производительность. Q_винт= 3… 300 м³/час, р_винт 20 МПа, n_винт10000 об/мин.

Самовсасывающие насосы (компрессоры)служат для перекачки газов. Ротор с лопатками, расположен эксцентрично и создает кольцо из воды, расположенной в статоре. При поступлении воздуха через торец корпуса за счет изменения объема камер между лопастями при вращении ротора будет происходить перемещение воздуха из всасывающего отв-ия в нагнетательное.0,4 (= 0,7)

Струйные насосы состоят из подводящей трубы с соплом (2), насадки(3), диффузора(5), корпуса насоса(4). Принцип действия этих насосов основан на использовании для подачи жидкостей и газов кинетической энергии струи вспомогательной жидкости или газа. При подаче жидкости через трубу(1)с Q₁, р₁и через сопло образуется большая скорость V₁и пониженное давление р₂. жидкость из сопла проскакивает в насадку(3), плавно переходящую в расширяющийся диффузор(5)и трубу(6). Благодаря падению давления до р₂в корпус засасывается некоторое количество поднимаемой жидкости Q₂, которая смешивается с жидкостью Q₁и вместе подается в трубу.= 0,15… 0,3. струйные насосы применяют для отсасывания(эжекторы)и подъема(гидроэлеваторы), смешения(смесители)и нагревания(нагреватели)ж. и ч..