Конструкции и расчёт объёмных гидромашин и элементов гидропривода

Тема: Конструкции и расчёт объёмных гидромашин и элементов гидропривода




Гидравлические машины объёмного действия 

а) поршневые 

б) планетарные

в) пластинчатые

г) шестерённые 

Гидродвигатели В.П. движения

Кондиционеры (резервуары, охладители, Р.В.Д.)

Контрольно-регулирующие и распределительные элементы

Фильтры и рабочие жидкости гидроприводов

При изучении гидродинамических машин (насосов) мы уже рассматривали  их конструкцию.

Вспомним: Гидронасос − машина, преобразующая механическую энергию твёрдого тела в гидравлическую энергию жидкости.

Гидродвигатель − машина, преобразующая гидравлическую энергию жидкости в механическую энергию твёрдого тела.

Объемной гидравлической машиной называют такие гидравлические машины у которой рабочий процесс происходит за счёт попеременного (поочерёдного) заполнения и вытеснения рабочей жидкости из рабочей камеры.

Объёмный гидропривод находит всё большее распространение в сельскохозяйственной отрасли.

При изучении с/х техники в хозяйствах с ней поступит документация, а именно:

- тех паспорт 

- инструкция по эксплуатации, где найдёте схему гидросистемы, как ей пользоваться? Что есть что?

Давайте рассмотрим:

Обозначение на схемах:

Насосы:  




		

			Q- const          Q≠const          Q−const 	         Q≠const

		                не регул.	Регул.             Не регул.          Регул.

			не реверс.	Не реврс.       Реверс.              Реверс.

Гидроматоры:





Применение: ГСТ, в ходовых системах Дон-1500, Е-512, 516 КСК-100 «Полесье»

Гидромашины классифицируются:

		по принципу действия

− с постоянным и регулируемым объёмом

− с  постоянным и регулируемым потоком потоком

- одно, - двух и – многократного действия 

2) По конструкции:

  − шестерённые, − поршневые,

  − пластинчатые, - винтовые, - планетарные и др.

Общие параметры и характеристики гидромашин:

рабочий объём, q0, см3/об

расход жидкости (производительность)



   Q=q0∙n     где n[c-1]



К.П.Д.  ηг.м.=n0∙ n1∙ nм



Момент, развиваемый гидролмашиной:



M=0.159ΔP∙ q0∙n




где q0−см3/об



ΔP=Pн−Pcп, МПа



Мощность 



N= M∙ω, где ω-[c-1]



Поршневые  гидромашины: − предназначены для перекачки воды, топлива, масел, жидких удобрений и т.д.

Бывают одно-, двух-, трёх- … … многопоршневые





h

d



Для любого поршневого насоса объёмная постоянная будет оределятся:



q0=



где h − ход      z − число поршней






Qср

wt

Q

Однопоршневые

180

360

Qср

wt

2−х поршневые

180

360

Qср

wt

3−х поршневые

180

360

Q



Для обеспечения постоянства подачи (равномерности) применяют демпферные устройства:

- гидроколпаки, - гидроаккумуляторы, и др.

Аксиально-поршневые гидромашины:



   



Применяются в ГСТ:

Особенность: имеют наклонный диск 6

Корпус

Распределитель

Поршень 

Направляющие обоймы

Каналы

Корпус не вращается, вращается наклонный диск (шайба)



q0=



угол β регулируется (−30…+30)

Имеются машины с наклонным блоком у них угол β − const = 200…300.

Применяют у машин, совершающих поворотное движение:краны, экскаваторы, грейдеры и т.п.

Планетарные гидромашины

Применяют для привода рабочих органов с/х машин







При повороте вала на один оборот происодит переключение каналов по следующему циклу: I−IV−VII−VI−II−I. Следовательно, за один оборот ротора у гидромашин происходит шесть рабочих циклов при семи циклах распределителя.

Рабочий узел это шестерённая пара внутреннего зацепления.




q0=



Dе − диаметр делительной окружности 

z1 − число зубьев ротора

z2 − число зубьев статора

е − эксцентриситет

b − величина шестерни

 − объёмный К.П.Д.

К.П.К. гидропривод на выгрузном шнеке комбайна

Механические характеристики гидродвигателей в тех. паспорте





η1

η2

η3

5

10

14

ΔP=5МПа

ΔP=10МПа

ПМС − 125

МГП − 125

P1

ΔP

η

Q1

h

Топографическая характеристика

 

Радиально-поршневые машины 

Используются в ходовых системах как гидродвигатели;



	  q0= 



где е − эксцентриситет

	z − число поршней

 К − число рядов







Радиально-поршневые машины

Плунжер

Ротор с цилиндрами

Распределительное устройство

Направляющая обойма

Канал

Подача регулируется изменением «е»

Одной из распространённых модификаций является высокомоментальный гидропривод для ходовых колёс.

 Высокомоментальный гидродвигатель называют ещё тихоходные гидромоторы.

К.П.Д.




M= 



Шестерённые гидромашины

 бывают с наружным зацеплением и с внутренним.







Схема шестерённых гидромашин

а) 1. Ведомая шестерня

    2. Корпус

    3. Ведущая шестерня

    4. Вал 

    А и Б − всасывающая и нагнетательная полости

б) С внутренним зацеплением 

    1. Внутренняя шестерня

    2. Подвижная шестерня

    3. Разделитель

    4. Вал 

    5. Корпус

А и Б − всасывающая и нагнетательная полости



q0=



где m − модуль

       b − ширина шестерни

       z − число зубьев









где R − радиус выступов

      r − радиус впадин

      b − ширина шестерни

       z − число зубьев

Используются Р=20…50 МПа

Роторно-пластинчатые гидромоторы:






Пластинчатый насос однократного действия

Всасывающее окно

Пластина

Нагнетательное окно

Ротор

Статор

Объём рабочей жидкости:



 



где k − число пластин

      h −  толщина пластин

      b − ширина пластин







Промышленный выпуск насосов с постоянным объёмом рабочей жидкости:

q0=10…850 см3/об

Рабочее давление ΔP=16…20 МПа

Для роторно-пластинчатых гидромоторов:

q0=80…16000 см3/об

Mкр= до 50 кН∙м

Гидродвигатели возвратно-поступательного движения (действия)

Гидродвигатели возвратно-поступательного движения (действия) – машина преобразующая гидравлическую энергию жидкости в возвратно-поступательное движение твёрдого тела.

К ним относятся 

− гидроцилиндры

− поворотники различного рода

− вибраторы (ДВП−80)

Гидроцилиндры

	1)	2)











			3)	





 











Гидродвигатель одинарного действия

Гидродвигатель двойного действия

Телескопический

Основной характер является усилие на штоке







где ηц=0,97…0,98

Мощность гидроцилиндра 




N=F∙σ=





Крутящий момент







ΔP − перепад давления

Sп − площадь поршня

De − диаметр делительной окружности шестерни

z − количество одновременно работающих поршеней

3. КОНДИЦИОНЕРЫ (Резервуары, охладители, гидроаккумуляторы, трубопроводы, фильтры)

Обозначаются на схемах 







Корпус

	Перегородка

	Фильтр

	Горловина

	Сливная магистраль

	Сапун

	Всасывающая магистраль

	Сливная пробка с магнитом

	Щуп

	 Охладитель

Резервуары могут быть с атмосферным давлением и с избыточным

Тракторный резервуар с атмосферным 

 ГСТ−90 с избыточным

Объём резервуара:



V=



c − количество тепла выделяемое при работе

a − коэффициент перевода [Дж] 0,06−0,069

Ктп − коэффициент теплопередачи жидкости окружающему воздуху.

tж − темп. жидк.

tв − тепература

Трудно подсчитать V − резервуара можно подсчитать, используя формулу:



V=(0,5÷2)qH



где qH − производительность насоса в л/мин

НШ−32 − qH=40 л/мин

Если работает система перемешки, то V=0,5 qH≈20 л

то V=2∙qH≈80 л

ОХЛАДИТЕЛИ

На схемах:







			

		

		открытый       закрытый	охладитель отвода

		                                                         тепла

		Площадь охладителя:

		





		В результате нагрева рабочей жидкости

		C −  тепло гидроприв. отвод.

		Cp − количество тепла отводящееся поверхности резервуара

		ГИДРОАККУМУЛЯТОРЫ

Могут быть диафрагмовые, плунжерные, поршневые



V=Sп∙h



h − зависит от глубины обработки

При сжатии газа происходит политропный процесс (закон)







χ=1,4

V1 − объём при Рт

V,P − объём и давление текущее (изменение) при текущем Р

	
	Гидроаккумулятор газовый поршневой

	

	ТРУБОПРОВОДЫ

		На схемах: 	соедин. 	не соед.









		необходимо соед.

	

	Диаметр труб выбирает исходя из уравнения неразрывности

	

	Q=v∙S 

	

	

	где v − скорость движения жидкости в трубопроводе.

	 Q − расход.

	Для тонкой очистки необходимы керамические фильтры. Если бы примеси удалось уменьшить с 25 до 5, то срок службы увеличился бы в 10 раз.

	Жидкости могут отстаиваться (очищаться) в − гравитационном поле

		− центробежном поле

	                     	− магнитном поле

		− и очищающих элементах

	 Фильтры: поверхностные, объёмные, комбинированные.

	Различают фильтры: 1) сетчатые

из тонкой войлочной бумаги

сетки с войлочной бумагой

	Фильтры характеризует коэффициент фильтрации:

	
К=,

	

	где n1 − количество частиц вне фильтрации

	Пропускная способность фильтра Qф

	

	,

	где К − удельная пропускная способность 

	       S − полощадь фильтрующего материала

	       μ − коэффициент динамической вязкости 

	Если взять загрязнённость воздуха она находится в пределах (от 0,047 до 3,43) г/м3 пыли

	Для жидкости это загрязнение активное.

	 На схеме:

	

		фильтр

	

	Контрольно-регулирующие и распределительные элементы.

	

	Клапана: − переливные

	                − предохранительные

	                − разности потоков

	На схемах:                                            регулируемые винтом














Наиболее распространённые 

   − шариковые

 





		h − величина подъёма клапана (сжатая пружина)

   − конусные

 

	







		dу − условный диаметр

	

	Расход жидкости через клапан

	

	

	

	Коэффициент расхода μкл=0,6÷0,72; 

	Высота подъёма клапана:

	

	

	

	α=450 − для шариковых

	α=300=600 − для конусных

	

	
Если необходимо отрегулировать  давление, то при определенном давлении  срабатывает клапан

	

	;

	

	Cn − жёсткость пружины

	h −  высота срабатывания (деформация пружины)

	Делители потока (мощности)

		− дроссельные, − объёмные	регулируемый

		На схемах:	дроссель	дроссель

	

	

	Дроссельный делитель

		Объёмные делители:

		N1





			N	N2

		N=N1+N2

	                                                ΔPQ=ΔP1Q1+ΔP2Q2 без учёта η

	Контрольно-регулирующие и распределительные элементы.

	Распределители: − золотниковые (ьракторные), − крановые(комбайн), − клапанные (комбайн)

	одно-, двух- (Т-25)… − многосекционные (3-х МТЗ)

	двух−позиционные                                   3-х позиционные   

	   подъём                         опускание    подъём                         опускание

	4-х позиционные	пл

	



	
	пл    заперто

	 С управлением: − ручным, − механическим, − электрическим, − пневматическим, − гидравличеким.

	На схемах:                      с ручным управленеим

		4-х позиционные	электромагнитный

	2-х поточные                              управляемый





		Характеристики распределителей 

	                                                                                            а − ширина протока

		Q	a	b − ширина пояска

		золотника

		a=b − золотник с нулевым

		X                                                              перекрытием

		зол.

	                   перемещ.

		Q

		b



b>a  золотник с положительным перекрытием

	a>b золотник с отрицательным перекрытием	X

		Q



	                                                                                                   зона запаздывания



		(Релейная характеристика)

X

		

	Расход через золотник:

	

	

	

	Sз =	sinα=1

		sinα=1

		α

			sinα≠1	sinα≠1









		Плавное изменение параметров

	Уплотнения и герметичность

	В элементах гидропривода бывают подвижные и неподвижные соединения, радиальные и торцовые……

	

	Уплотнение достигается эластичными кольцами, которые уплотняют.

	

		

		                                          П −образн.	               Х− образн.





		Манжета

	

	
	Механические уплотнители 





		Лабиринтное уплотнение



		Клапан с проточками

	Кроме этого набивочное, диафрагмой……

	По герметичности имеется 11 классов герметизации

	    1 класс − нет утечек или min 

	    11 класс − допустимые утечки.

	Подбор колец для уплотнения: 

	

		dк

		

	

		

		

	

	dк=,

	

	Жидкости 

Свойства изучаемые на первом занятии:

Все относится к гидроприводам.

Особенности жидкости гидропривода в том, что они работают при T=−500…+500 С и при Р=0,1 до 25  МПа (гидроприводы с/х машин)

Изменение температуры на 1 градус приводит к изменению v  на 1 порядок.

Изменение давления  приводит к изменению v  на 4 порядка.

В жидкости присутствует воздуха 7÷12%  воздуха эти воздушные составляющие нарушают работу гидропривода, изменяя жесткость работы.

Марки жидкостей применяемых в ГСМ

М−10Т

МГ−10, 30.