Гідропосудини
4. ГІДРОПОСУДИНИ
Гідропосудиною (гідромісткістю) називають пристрій, при-
значений для зберігання у ній робочої рідини з метою використання в процесі роботи гідроприводу. До гідропосудин належать гідробаки
і гідроакумулятори.
Гідробак призначений для живлення гідроприводу робочою рі- диною. Крім того, у гідробаку рідина частково охолоджується, звіль- няється від повітря і очищається.
Складовими частинами гідробака є корпус, фільтр із запобіжним клапаном, сапун, заливна горловина, зливна пробка, пристрій для контролю рівня рідини та ряд штуцерів чи наконечників для під’єднання всмоктувальних і зливних трубопроводів.
Корпуси виготовляють циліндричної та прямокутної форм із лис- тової сталі.
Укормо- і коренебульбозбиральних машинах та зернозбираль- них комбайнах застосовують одно- та двосекційні гідробаки.
На рис. 4.1 показано будову гідробака (односекційного з циліндрич- ною формою корпусу) гідроприводу керування положенням робочих органів і механізмів та гідроприводу рульового керування коренезби- ральної машини типу КС-6Б і зернозбирального комбайна СК-5М.
На рис. 4.2 і 4.3 показано будову гідробака (прямокутної форми корпусу) гідроприводу кормозбирального комбайна типу КСК -100. Тут ліва секція (див. рис. 4.2) призначена для гідроприводу ведучих коліс, а права (див. рис. 4.3) — для гідроприводів зміни положення робочих органів (основний) та гідроприводу рульового керування.
Угідроприводах сучасних сільськогосподарських машин, напри- клад зернозбирального комбайна КЗС-9-1 «Славутич», передбачено одну й ту саму робочу рідину для всіх гідроприводів: основного, ру- льового керування та гідроприводу ведучих коліс. Тому для всіх цих гідроприводів спільний гідробак. Його функціям сприяє підпірний бак, який забезпечує стабільну роботу насосів і швидку сигналіза- цію про аварійне витікання робочої рідини із гідроприводу. Крім того, такі гідробаки не мають заливних горловин, а заправляються від додаткового бака через напівмуфту. Додатковий бак має ручний насос, заливний та заправний фільтри. Така система заправлення гідроприводу робочою рідиною запобігає потраплянню забруднень у гідропривід.
29
Розділ 4
Рис. 4.1. Гідробак гідроприводу (основного) зміни положення робочих органів та гідроприводу рульового керування машини типу КС-6Б:
а — будова; б — гідравлічна принципова схема; 1 — зливний трубопровід осно- вного гідроприводу; 2 — зливний стакан; 3, 11, 20 і 25 гумові ущільнювальні кільця; 4 — пружне кільце; 5 — кришка; 6 — пружина; 7 — корпус запобіжного клапана; 8 — кулька; 9 — заклепка; 10 — штифт; 12 — горловина; 13 — фільт- рувальний елемент; 14 — внутрішній стакан сапуна; 15 — пластинчаста пру- жина; 16 — зовнішній стакан сапуна; 17 — горловина сапуна; 18 — захисні шайби; 19 — корпус; 21 — щуп; 22 — магніт; 23 — всмоктувальний наконечник основного гідроприводу; 24 — всмоктувальний наконечник насоса гідроприводу рульового керування; 26 — зливна пробка; 27 — зливний наконечник рульового керування; 28 — трубка
30
Гідропосудини
Рис. 4.2. Гідробак (ліва секція) і радіатор гідроприводу ведучих коліс комбайна типу КСК-100:
а — будова; б — гідравлічна принципова схема; 1 — радіатор (охолоджувач); 2 — корпус; 3 — фільтр грубої очистки; 4 — заливна горловина; 5 — сапун; 6 — вакуу- мметр; 7 — фільтр тонкої очистки; 8 — оливопокажчик; 9 — датчик покажчика температури; 10 — всмоктувальний трубопровід; 11 — зливний трубопровід; 12 — зливна пробка; 13 — дренажний трубопровід; 14 — покажчик температури оливи
Рис. 4.3. Гідробак (права секція) основного гідроприводу і рульового керування комбайна типу КСК-100:
а — будова; б — гідравлічна принципова схема; 1 — корпус; 2 — оливопокаж- чик; 3 — сапун; 4 — запобіжний клапан; 5 — заливна горловина; 6 — фільтр; 7 — зливний трубопровід; 8 — трубка; 9 — зливний штуцер гідроприводу ру- льового керування; 10 — штуцер дренажного трубопроводу; 11 — всмоктуваль- ний трубопровід основного гідроприводу; 12 — всмоктувальний трубопровід гідроприводу рульового керування; 13 — зливна пробка
31
Розділ 4
Гідробаки, застосовувані у гідроприводах загального машинобу- дування, бувають з атмосферним і надлишковим (закриті) тиском. Перші з них використовують у гідроприводах сільськогосподарської техніки. Закриті гідробаки (їх ще називають герметичними) — це зварний циліндр, заповнений повітрям або інертним газом під тис- ком до 0,2 МПа. Надлишковий тиск сприяє кращому заповненню робочих камер насосів. У гідросистемах пресів закриті гідробаки призначені для заповнення робочих циліндрів рідиною при холос- тому ході машини, тиск у них 0,8 – 1,0 МПа.
Типову схему гідробака з атмосферним тиском показано на рис. 4.4. Корпус бака 1 за- критий кришкою 2, яка запобі- гає потраплянню сторонніх домішок у бак. Через кришку у бак входить трубопровід злив- ної 3 і всмоктувальної 5 ліній. Для заправлення бака в кри- шці є заливна пробка 4 з дре- нажним отвором, який забез- печує вирівнювання тиску все- редині і зовні гідробака, а та-
Рис. 4.4. Схема гідробака: кож відведення газу та повіт-
1 — корпус; 2 — кришка; 3 — зливний ря, що виділились із робочої
трубопровід; 4 — зливна пробка; 5 — рідини, в атмосферу. Дренаж- всмоктувальний трубопровід; 6 — пере- ний отвір оснащено повітря- городка; 7 — зливні пробки
ним фільтром. В корпусі гідро- бака встановлено зливні пробки 7 для зливу рідини під час її замі- ни. Для цього дно бака нахилене до горизонту під кутом 5 – 10° в бік пробок.
Всередині бака розміщена перегородка 6, котра збільшує шлях проходження робочої рідини. Це сприяє відокремленню від робочої рідини повітря і підвищує ефективність її охолодження. З цією са- мою метою трубопровід зливної гідролінії має зріз під кутом 45°, на- прямлений в бік стінки бака.
Конструктивні розміри бака вибирають із таких умов: об’єм бака V = (2…3)Q (Q — подача насоса гідроприводу, л/хв); висота перего- родки Н = 2/3L (L — мінімально допустимий рівень рідини в баку); глибина занурювання трубопроводів зливної і всмоктувальної ліній h ≥ (2…3)d (d — діаметр трубопроводу); зріз всмоктувального трубо- проводу має знаходитись від дна бака на відстані m ≥ 2 d.
В конструкції бака передбачено місця для покажчика рівня ро- бочої рідини, датчика температури, відстійника робочої рідини, маг- нітних сепараторів тощо.
32
Гідропосудини
Гідроакумулятор призначений для накопичення (акумулю- вання) та повернення енергії робочій рідині, що перебуває під тис- ком.
Залежно від способу накопичення енергії гідроакумулятори по- діляють на пружинні, пневматичні та вантажні. В гідроприводах сільськогосподарської техніки в основному застосовують пружинні та пневматичні гідроакумулятори.
Пружинні гідроакумулятори застосовують у гідроприводах тракторів.
Принцип дії. При підвищенні тиску рідина в напірній лінії 1 (рис. 4.5, а) поршень 3 переміщується вгору і стискує пружину 4, таким чином відбувається зарядка акумулятора. Якщо тиск рідини в напірній лінії з якоїсь причини зменшується, то акумулятор роз- ряджається і поршень під дією сили пружини переміщується вниз і витискає рідину під тиском із порожнини А у напірну лінію гідро- приводу.
Рис. 4.5. Схеми гідроакумуляторів:
а — пружинного; б — пневмогідроакумулятора; в — поршневого пневмогідро- акумулятора; г — мембранного пневмогідроакумулятора; д — балонного пнев- могідроакумулятора; е і є — умовне позначення гідроакумуляторів на принци- пових схемах, відповідно: пружинного і пневматичного; 1 — напірна лінія; 2 — корпус; 3 — поршень; 4 — пружина; А — гідравлічна порожнина; Б — пневма- тична порожнина
Пневмогідроакумулятори застосовують у гідроприводах сіль- ськогосподарських машин (рулонний прес-підбирач ПРП-1,6, плуг ПГП-7-40 тощо). Їх поділяють за такими ознаками: за наявністю розділювальних пристроїв — на акумулятори без роздільника (ПРП-1,6) і з роздільником (ПГП-7-40); за конструкцією роздільни- ка — на поршневі, мембранні і балонні; за формою корпусів — на циліндричні і сферичні.
Принцип дії. Пневматичну порожнину Б (див. рис. 4.5, в) за- повнюють стисненим газом (повітрям або азотом) під певним почат-
33
Розділ 4
ковим тиском. Гідравлічну порожнину А під’єднують до напірної лінії. Акумулятор заряджають при збільшенні тиску рідини в напір- ній лінії. При цьому поршень під дією тиску рідини переміститься вгору і стисне газ у пневматичній порожнині до максимального тис- ку. При зменшенні тиску рідини в напірній лінії акумулятор розря- джається: поршень під дією тиску газу переміститься вниз і витисне рідину із порожнини А в напірну лінію гідроприводу.
Пружинні гідроакумулятори використовують для компенсації просочування і підтримання підпору робочої рідині у гідроприводах навісної системи тракторів «Бєларусь» або для накопичення енергії і підтримання тиску робочої рідини у бустері фрикціону вимикання передачі, поки відбувається заповнення бустера ввімкненої переда- чі тракторів типу К -701 або Т-150.
Основна відмінність гідроакумуляторів трансмісій тракторів від гідроакумуляторів навісних систем в значно меншій місткості і не- великому ході поршня (майже в 10 разів меншому), але діаметр поршня майже вдвічі більший (табл. 4.1). Загальну будову пружин- них гідроакумуляторів показано на рис. 4.6 і 4.7.
Рис. 4.6. Пружинний гідроакумулятор гідроприводу навісної системи тракторів «Беларусь»:
1 — болт; 2 — передня кришка; 3 — циліндр; 4 — кожух; 5 — пружина; 6 — шток; 7 — захисне кільце; 8 — поршень; 9 — ущільнювальне кільце; 10 — злив- на пробка
Основні параметри. Місткість V, м3, пружинних гідро- акумуляторів визначають за залежністю
V = Sl, |
(4.1) |
де — S площа поршня, м2; l — хід поршня (пружини), м.
34
Гідропосудини
Рис. 4.7. Пружинний гідроакумулятор трансмісії трактора Т-150К:
1 — кришка; 2 — ущільнювальне кільце; 3 — велика пружина; 4 — поршень; 5 — мала пружина; 6 — кожух; 7 — денце
4.1. Характеристики пружинних гідроакумуляторів
Показник |
|
|
|
Марка гідроакумуляторів |
||||
|
150.37.044-1 |
|
50.4609065 |
|||||
|
|
|
||||||
Діаметр поршня, мм |
|
|
110 |
|
|
|
55 |
|
Хід поршня, мм |
|
|
17 |
|
|
|
160 |
|
Тиск, МПа: |
|
|
0,63 |
|
|
0,8 |
||
мінімальний |
|
|
|
|
||||
максимальний |
|
|
0,84 |
|
|
3,1 |
||
Маса, кг |
|
|
8,7 |
|
|
|
14,5 |
|
Застосування |
Трансмісія тракторів |
Навісна система трак- |
||||||
|
|
типу Т-150 |
|
торів МТЗ-80, МТЗ-82 |
||||
Тиск робочої рідини P (Па) визначають (без врахування сил тер- |
||||||||
тя) за залежністю |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Fпр |
|
F |
+ zl |
|
|
|
|
Р = |
|
= |
|
1 |
|
, |
(4.2) |
|
S |
|
|
S |
||||
|
|
|
|
|
|
|
||
де Fпр — зусилля жорсткості пружини, Н; F1 — зусилля пружини
при її вихідній деформації, Н; z — жорсткість пружини, Н/м; l — хід пружини, м.
Оскільки зусилля пружини залежить від її ходу, то тиск у пру- жинному гідроакумуляторі залежить від ступеня його розрядки, тобто тиск рідини не є постійним.
35
Розділ 4
Рис. 4.8. Пневмогідравлічний гідроаку- мулятор типу АП:
1 — циліндр; 2 і 10 — кришки; 3 — поршень; 4 і 5 — ущільнювальні кільця; 6 — металеве кільце; 7 — шайба; 8 — гвинти; 9 — при- стрій для зарядки газом; 11 — порожнина газу; 12 — порожнина оливи
Пневматичні гідроакумулятори використовують як основні джерела гідравлічної енергії в акумуляторних гідроприводах (наприклад рулонний прес-підбирач ПРП-1,6) і як додаткові джерела енергії в насосних гідропри- водах (наприклад, проріджувач цук- рових буряків ПСА-5,4). В останньому випадку використання гідроакумуля- торів дає можливість зменшити поту- жність насоса до середньої потужності гідродвигуна, що працює в режимі періодичних пікових навантажень.
Будову пневмогідравлічного аку- мулятора з поршневим роздільником типу АП показано на рис. 4.8.
Акумулятори цього типу розраховують на номінальний тиск ро- бочої рідини 16 або 32 МПа і акумульований об’єм робочої рідини.
Акумульований об’єм рідини визначають за формулою
Vак =Vг max −Vг min , |
(4.3) |
де Vг max — об’єм газу в порожнині акумулятора при мінімальному тискові Pmin ; Vг min — об’єм газу в порожнині гідроакумулятора при максимальному тискові Pmax .
Нехтуючи втратами при переміщенні розділювача, можна при- йняти, що величина тиску в газовому середовищі така сама, як і в рідині. Отже, межі тиску в газовому середовищі повністю визнача- ються параметрами гідроприводу.
Для політропного процесу зміни стану газу при роботі гідроаку- мулятора можна записати:
P −V n = P |
V n |
= P |
V n |
, |
(4.4) |
|
з к |
min |
г max |
max |
г min |
|
|
де Рз — тиск зарядки (0,13Pmax ≤ Рз ≤ 0,9Рmin); Vк — конструктивний об’єм порожнини гідроакумулятора; n — показник політропи.
36
Гідропосудини
Із залежності (4.4) знаходимо
|
|
|
P |
|
1 |
|
|
|
P |
|
1 |
V |
=V |
|
з |
|
n; |
V |
= V |
|
min |
|
n. |
|
|
|
|
||||||||
г max |
к P |
|
г min |
г max P |
|
||||||
|
|
|
min |
|
|
|
|
max |
|
||
Тоді акумульований об’єм
1 Vак =Vг max −Vг max Pmin n =
Pmax
P 1
=Vг max 1 − Pmin n =
max
|
|
P |
|
1 |
P |
|
1 |
|
|
|
|
Vк |
|
n |
n |
|
. |
(4.5) |
|||||
|
з |
|
− |
min |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Pmin |
|
|
Pmax |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У загальних випадках для розрахунків значень показника полі- тропи рекомендується приймати n = 1,3; для короткочасних проце- сів (швидка розрядка) n = 1,4, тобто процес вважається адіабатич- ним, і для повільних процесів n = 1. В останньому випадку параме- три газу в акумуляторі змінюються за ізотермою.
Способи установки і варіанти використання різних типів гідро- акумуляторів наведено у розд. 9.
Крім зазначених вище варіантів використання акумуляторів, встановлення будь-якого з наведених типів гідроакумуляторів пози- тивно впливає на гідропривід в цілому, демпфуючи можливі гідрав- лічні удари при різких перемиканнях розподільників і коливання тиску при зупинці рухомих елементів гідродвигунів на упорах, че- рез раптові зміни навантаження на гідродвигуни, а також для ком- пенсації зміни об’єму рідини при зміні її температури тощо.
Схему класифікації гідропосудин наведено у дод. 5.
Запитання для самоконтролю
? |
1. Які гідропристрої відносять до гідропосудин? 2. Призначення гідро- |
акумулятора. 3. Для чого у гідробаках встановлюють перегородки? 4. Для |
|
чого у зливному гідропроводі бака зроблено косий зріз під кутом 45°? |
|
5. Який основний параметр гідроприводу зумовлює об’єм гідробака? 6. Які |
|
гідроакумулятори найпоширеніші у гідроприводах сільськогосподарської |
|
техніки? |
37