Министерство образования и науки
Российской Федерации
Магнитогорский государственный технический университет
им. Г.И. Носова
Кафедра прикладной механики и графики
Методические указания к лабораторным работам очной и заочной форм обучения
Магнитогорск
2011
Предисловие
Повышение технического уровня гидрофицированных металлургических машин основано, прежде всего, на применении современного гидрооборудования и средств гидроавтоматики, обладающих высокими основными параметрами и показателями надежности. К важнейшим показателям характеризующим эксплуатационные свойства гидрооборудования данных машин, относятся диапазон регулирования и работоспособность в широком интервале изменения температур воздуха и рабочей жидкости, а также возможность дистанционного и автоматического управления исполнительными механизмами ПТМ, СДМ, металлургических машин. Современные машины оснащаются гидравлическим оборудованием широко известных фирм как “MANNESMAN REXROTH”, “BOSH”, “HITACHI”, “MOOG” и некоторых других.
Методическое указание разделено на три части:
Классификация гидроприводов;
элементы гидроприводов – рассмотрены наиболее ответственные и сложные элементы гидроприводов;
типовые схемы гидроприводов - отмечены типовые схемы использования различных элементов гидроприводов, представлена их специфика;
Изучение отмеченных разделов позволят уяснить суть и особенности компоновки принципиальных схем гидроприводов. При этом необходимо обратить внимание на следующие моменты и соответственно выделить на схеме:
расположение основных гидравлических двигателей, назначение их и особенности работы в данной машине;
насосные установки: основные элементы данных установок, типы и количество используемых насосов;
элементы гидроавтоматики используемые в данной схеме – при этом необходимо выделить отдельно направляющую и регулирующую аппаратуру, отметить варианты использования аппаратуры с непрямым управлением;
вспомогательные элементы используемые в насосных установках и в целом в гидросхеме, при этом обратить внимание на: гидроаккумуляторы и сопутствующие им элементы, фильтры и сопутствующие им элементы; радиаторы, нагреватели и сопутствующие им элементы; измерительные приборы.
Раздел 1. Классификация гидроприводов.
Гидроприводы можно классифицировать по давлению, способу регулирования, виду циркуляции, методу управления и контроля.
По давлению различают гидроприводы низкого (до 1,6 МПа), среднего (1,6–6,3 МПа) и высокого(6,3–20 МПа) давлений. Первые применяются главным образом в ПТМ простейших конструкций, где имеются незначительные нагрузки. Приводы среднего давления мощностью до 20 кВт применяются часто, обеспечивая высокие жесткость и прочность; их преимущество — возможность использования дешевых пластинчатых и шестеренных насосов. Приводы высокого давления на базе поршневых насосов применяют главным образом в мощных металлургических машинах, например, прессах, прокатных станах, а также манипуляторах. Приводы позволяют получить большую выходную мощность при ограниченных размерах гидродвигателей.
Скорость выходного звена объемного гидропривода может изменяться регулируемыми гидромашинами (насос, мотор) в гидроприводах с объемным регулированием или с помощью аппаратов, регулирующих расход масла, в гидроприводах с дроссельным регулированием. Первый способ более экономичен, однако в этом случае требуются регулируемые гидромашины, которые сложны по конструкции, более дороги и, как правило, менее долговечны по сравнению с нерегулируемыми. Быстродействие гидроприводов с объемным регулированием ограничивается временем, необходимым для изменения подачи насоса или рабочего объема гидромотора, которое может составлять несколько десятых долей секунды. При дроссельном способе регулирования в гидросистеме устанавливается регулируемое гидравлическое сопротивление (дроссель или регулятор расхода), которое ограничивает расход масла, поступающего к гидродвигателю. При этом потеря давления в дросселе, равная 1 МПа, вызывает разогрев вытекающего из него потока масла примерно на 0,6ºC. Однако в этом случае не требуются регулируемые насосы и можно существенно повысить быстродействие привода. Дроссельное регулирование применяется в приводах мощностью не более 3–5 кВт. Сокращение потерь энергии и одновременно высокое быстродействие можно получить в гидроприводах с объемно-дроссельным регулированием, в которых регулируемые гидромашины (чаще всего насосы) применяются вместе с аппаратами, регулирующими расход масла.
Наибольшее распространение в простых ПТМ получили гидроприводы с разомкнутой циркуляцией, в которых масло из бака всасывается насосом и из гидросистемы вновь сливается в бак. В гидроприводах с замкнутой циркуляцией масло, сливающееся из гидросистемы, поступает непосредственно во всасывающую линию насоса, куда также подключены напорная линия насоса подпитки и подпорный клапан, регулирующий давление во всасывающей линии. В приводах с замкнутой циркуляцией основной насос может быть несамовсасывающим. При применении реверсивного насоса возможен реверс гидродвигателя без направляющих распределителей. Однако использование замкнутой циркуляции требует применения цилиндров с равными (или близкими) рабочими площадями, так как в противном случае подача насоса подпитки может оказаться недостаточной для компенсации разности потоков — нагнетаемого в гидросистему и возвращающегося из нее.
По методу управления и контроля различают гидроприводы циклового управления (с контролем по пути, давлению или времени), а также гидроприводы со следящим, адаптивным или программным управлением. При цикловом управлении с контролем по пути команда на выполнение очередного перехода цикла обработки поступает со средств путевого контроля реализации предыдущего перехода (с помощью путевых распределителей, распределителей с электроуправлением от конечных выключателей или датчиков положения рабочих органов). При контроле по давлению режимы движения переключаются с помощью гидроклапанов давления или по командам, поступающим от реле давления. Этот метод применяется при работе по жестким упорам и т. п.