Основи проектування і розрахунку об’ємного гідроприводу

ОСНОВИ ПРОЕКТУВАННЯ І РОЗРАХУНКУ 13. ОБ’ЄМНОГО ГІДРОПРИВОДУ

Проектування гідроприводу розпочинають з розробки технічного завдання, яке складають на основі технічної характеристики ма- шини, що розробляється, та нормативних документів. Воно повинно мати повні характеристики навантажень механізму, його кінемати- чні параметри, режим роботи, умови експлуатації, вимоги охорони праці і середовища. Після цього приступають до вибору типу і принципової схеми гідроприводу, а потім до його розрахунку.

Розрахунок виконують у два етапи. На першому етапі його вико- нують спрощеним (попереднім), щоб уникнути великого обсягу роз- рахунку і швидко оцінити різні варіанти. Для цього визначають па- раметри гідромашин, що входять у гідропривід, за ними підбирають стандартні гідромашини або проектують спеціальні, а потім уточ- нюють загальне компонування гідроприводу. На другому етапі ос- таточно уточнюють параметри гідроприводу і перевіряють задані характеристики й умови, які забезпечують роботоздатність гідро- приводу протягом заданого проміжку часу. Перевірний розрахунок може стосуватись і окремих питань: перевірки всмоктувальної лінії на умови нерозривності потоку рідини, визначення втрат енергії на дроселях тощо.

У процесі такої роботи необхідно:

y проектувати гідроприводи в цілому і гідропристрої зокрема відповідно до вимог стандартів;

y включати у гідроприводи мінімально необхідну кількість гід- ропристроїв;

y мати мінімальну довжину трубопроводів і найменшу кількість розгалужень і згинів, а також мінімальні втрати на тертя у гідро- пристроях та шляхові втрати тиску;

y забезпечити доступність до гідропристроїв для обслуговування і ремонту та компактність їх розміщення на машині;

y розміщувати елементи ручного і автоматичного керування в зручних для оператора місцях, не допускаючи можливості їх випад- кового вмикання;

329

Розділ 13

y передбачити у гідроприводах запобіжні, розвантажувальні та теплообмінні пристрої;

y забезпечити рівномірність руху вихідних ланок гідродвигунів, відсутність гідравлічних ударів і шуму.

13.1. Складання принципової схеми гідроприводу

Будь-який гідропривід складається з трьох основних частин: си- лової або насосної, в якій механічна енергія приводного двигуна (дизеля, електродвигуна тощо) перетворюється на енергію тиску ро- бочої рідини; розподільної, яка забезпечує зміну напрямку руху по- току рідини, та виконавчої, що приводить у рух робочі органи чи механізми машини.

Крім функціональних елементів, що входять у кожну із цих час- тин, гідроприводи мають бак для робочої рідини, трубопроводи, фі- льтри, клапани тощо.

Перш ніж вирішити, які з елементів і в якій кількості будуть включені в схему, необхідно вивчити характер навантажень у ме- ханізмах, їх величину і час дії, умови експлуатації самої машини і, зокрема, гідроприводу, можливе розміщення гідропристроїв і їх вза- ємодію між собою, необхідність застосування того чи іншого елемен- та, досвід складання схем гідроприводу існуючих машин.

Приклади складання принципових схем гідроприводів показано на рис. 13.1, а умовні позначення їх основних гідропристроїв — на рис. 7.6, 13.2 і 13.3.

Рис. 13.1. Принципова схема ревер- сивного нерегульованого (некеро- ваного) гідроприводу:

а — поступального руху; б — оберталь- ного руху; в — поворотного руху; Б — бак; Н — насос; Ф — фільтр; Р — роз- подільник; Ц — циліндр; М — мотор; ПГ — поворотний гідродвигун

330

Основи проектування і розрахунку об’ємного гідроприводу

Рис. 13.2. Умовні графічні позначення гідронасосів і гідродвигунів:

1, 2 — насоси відповідно постійної та регульованої подач: а, б — відповідно з постійним і реверсивним напрямками потоку; 3 — гідромотор: а — загальне позначення; б, в — нерегульований відповідно з постійним і реверсивним на- прямками потоку; 4 — регульований гідромотор з реверсивним напрямком по- току: 5 — насос-мотор при обох напрямках потоку; 6 — поворотний гідродвигун; 7 — гідроциліндр (загальне позначення); 8 — гідроциліндр однобічної дії: а — без зазначення способу повернення штока; б — плунжерний; 9 — поршневий гідроциліндр: а, б — відповідно з однобічним та двобічним штоком; 10 — аксіа- льно-поршневий насос; 11 — ручний насос; 12 — шестеренний насос; 13 — кри- вошипно-поршневий насос; 14 — відцентровий лопатевий насос; 15 — струмин- ний насос (загальне позначення)

13.2. Вибір робочої рідини

Правильно спроектований гідропривід може працювати мало- ефективно через застосування робочої рідини, що не відповідає ви- могам і умовам експлуатації. Ця невідповідність знижує продукти- вність машин і довговічність її гідропристроїв, збільшує затрати на експлуатацію та обслуговування, підвищує витрату рідини, погір- шує умови запуску гідроприводу.

У зв’язку з цим при виборі робочої рідини слід враховувати:

1.Кліматичні зони експлуатації гідроприводу. Чим нижча тем- пература оточуючого повітря, тим меншою має бути в’язкість робочої рідини і навпаки.

2.Відповідність в’язкістно-температурних характеристик рідини

робочому тиску в гідроприводі. При робочих тисках менш як 10 МПа в стабільних температурних умовах в’язкість рідини виби- рають такою, що дорівнює (20...40)•10–6 м2/с при 50 °С, а від 10 до

20 МПа — (40...60)•10–6 м2/с.

331

Розділ 13

Рис. 13.3. Умовні графічні позначення елементів гідроапаратури:

1 — робоча позиція рухомого елемента розподільника; 2 — розподільник без лінії зв’язку: а — двосекційний; б — трисекційний; 3 — розподільник з лініями зв’язку: а — двопозиційний; б — трипозиційний; 4 — робочі позиції рухомих еле- ментів розподільника з зазначенням напрямку потоку робочої рідини; 5 — чоти- риходовий (чотирилінійний) двопозиційний розподільник з керуванням: а — від рукоятки з пружинним поверненням; б — від двох електромагнітів; 6 — чотири- ходовий трипозиційний розподільник з керуванням від рукоятки з пружинним поверненням; 7 — чотириходовий чотирипозиційний розподільник з керуванням від рукоятки з пружинним поверненням; 8 — чотириходовий трипозиційний роз- подільник з електрогідравлічним керуванням; 9 — запобіжний клапан прямої дії; 10 — запобіжний клапан непрямої дії (розвернуте позначення); 11 — редук- ційний клапан; 12 — клапан перепаду тисків; 13 — клапан співвідношення ви- трат робочої рідини: а — поєднувач потоку; б — роздільник потоку; 14 — регульо- ваний дросель; 15 — зворотний клапан; 16 — двобічний гідрозамок

3.Діапазон робочих температур. Роботу гідроприводу при темпе- ратурі рідини нижче ніж 20 °С і вище ніж 65 °С слід вважати важ- кою. Практично інтервал робочих температур становить 40 – 60 °С. Оптимальна робота гідроприводу забезпечується за температури

50 – 55 °С.

4.Відповідність робочої рідини використаному гідропристрою і матеріалам ущільнень. Для насосів різних типів рекомендуються ро- бочі рідини різної в’язкості, зокрема, для гідроприводів із шестерен- ними насосами, рідини, що мають в’язкість (60...70)•10–6 м2/с при 50° С влітку і (40...50)•10–6 м2/с при 50 °С взимку.

5.Важливість гідроприводу.

6.Строк експлуатації машини.

7.Вартість робочої рідини.

Умови застосування і технічну характеристику деяких робочих рідин наведено у дод. 3.

332