Элементы гидропривода (гидродвигатели, гидроаппаратура, фильтры, гидроаккумуляторы, гидролинии)

Фильтры

Фильтры служат для задержания твердых и иных частиц, переносимых потоком жидкости; эти частицы могут вызывать повреждение элементов гидравлической системы, в частности, уплотнений и металлических поверхностей подвижных частей.
После завершения монтажа гидравлического лифта могут оставаться частицы песка в трубопроводах или в других частях системы, тщательно не очищенных, а также частицы металла и абразивных материалов, оставшихся после механической обработки, особенно после обработки с удалением стружки, мелкие капли металла или сварочного шлака, куски тряпок, использовавшихся для очистки и т.д.
При работе установки из окружающей систему среды в жидкость может поступать вода в виде конденсата из воздуха и твердые частицы, как правило, мельчайших размеров, состоящие из пыли, проникающей в резервуар с рабочей жидкостью.
Из гидросистемы могут поступать мельчайшие чешуйки краски, отделившиеся от внутренних стенок резервуара; кусочки ржавчины, металлические и неметаллические частицы, образовавшиеся в результате эрозионного воздействия на уплотнения и металлические поверхности потоком жидкости; смолистые частицы, образовавшиеся в результате старения масла и т.д.
Загрязнение гидравлической установки может также происходить при использовании уже загрязненной жидкости, которая ранее использовалась или хранилась ненадлежащим образом.
Все это вызывает необходимость фильтрации жидкости, т.к. ее загрязнение увеличивается по экспоненциальному закону в результате дальнейшего износа деталей оборудования, вызываемого механическим воздействием твердых частиц.
В связи с этим, в рабочей жидкости всегда присутствует определенное количество твердых абразивных частиц, которые, попадая в зазоры подвижных частей узлов силового оборудования и системы управления, вызывают повышенный износ и могут значительно уменьшить долговечность и надежность работы оборудования гидропривода.
Практически установлено, что увеличение загрязнения жидкости в 4 раза уменьшает долговечность гидрооборудования в 2 раза.
Наибольшее влияние загрязнение рабочей жидкости оказывает на работоспособность насоса и клапанов системы управления.
По крупности твердые частицы подразделяются на следующие группы:
- крупные, размеры которых(25 мкм и более) составляют 75% и больше размера зазора подвижных соединений; они приносят наибольший вред и, агрегатируясь, могут вывести из строя ответственные элементы и узлы силового оборудования гидропривода;
- мелкие с размерами от 25 до 10 микрон; эти частицы действуют подобно наждачной пасте и вызывают увеличение функциональных зазоров;
- очень мелкие с размерами менее 5 микрон; их воздействие особенно ощутимо для сервоклапанов и устройств сервоуправления, так как они образуют грязь, забивающую маленькие жиклеры и вызывающую эрозию рабочих поверхностей. Влияние крупности инородных твердых частиц на работу клапанов несколько отличается от их воздействия на насос и силовой гидроцилиндр.
Так, частицы с поперечным размером, значительно превышающим величину зазора в подвижном соединении, практически не оказывают влияния на работу клапана. Они размельчаются при работе клапана и под действием скоростного потока рабочей жидкости.
Частицы существенно меньшие зазора, также не оказывают неблагоприятного воздействия на работу клапана.
Наибольшую опасность для работы клапанов представляют частицы, соизмеримые с величиной зазора.
Из-за абразивного воздействия частиц на рабочие поверхности клапана образуются новые частицы продуктов износа. Этот процесс лавинообразно нарастает и приводит к следующим негативным последствиям: к повышению внутренней утечки жидкости, изменению времени переключения клапана, заклиниванию подвижного элемента и выходу из строя клапана.
Для очистки рабочей жидкости от механических примесей в системе гидропривода устанавливаются фильтры, которые задерживают частицы определенных размерных групп, снижают их концентрацию и обеспечивают повышение надежности и долговечности работы гидропривода лифта.
В гидроприводе лифтов наибольшее распространение получили фильтры механического действия. Несмотря на многообразие конструктивных форм фильтров различных производителей принцип их работы идентичен.
В механических фильтрах поток загрязненной рабочей жидкости пропускается через ячеистую структуру с размерами ячеек меньшими, чем размер частиц загрязнителя.
При длительной работе фильтрующий элемент забивается продуктами фильтрации и подлежит замене.
Прохождение потока жидкости через фильтр сопровождается дополнительными гидравлическими сопротивлениями, которые увеличиваются по мере уменьшения пропускной способности фильтрующего элемента. Это обстоятельство используется для контроля работоспособности фильтра путем установки индикатора той или иной конструкции во входном патрубке фильтра, который реагирует на определенный уровень превышения давления.
Фильтр характеризуется перепадом давления, который определяется сопротивлением прохождения жидкости через фильтрующий элемент; фильтрующей способностью, т.е. способностью фильтра задерживать твердые частицы определенных размеров, а также аккумулирующей способностью, т.е. количеством частиц, которое фильтр может задержать до того момента, когда он забивается, в результате чего его гидродинамическое сопротивление превышает допустимое значение.
Выбор наиболее подходящего фильтра зависит, главным образом, от наличия в системе элементов, чувствительных к загрязнению, от рабочего давления гидравлической установки и от степени загрязнения окружающей среды (помещения), в которой установлен лифт.
В то же время размеры фильтра должны зависеть от количества жидкости, которая должна проходить через него, от ее вязкости, от допустимого перепада давления и т.д.
В лифтовой гидравлической системе рабочее давление, как правило, не превышает 40 бар(4 МПа), и наиболее важными элементами, которые должны быть защищены от воздействия загрязняющих частиц, являются насос и группа клапанов. Поэтому фильтры устанавливаются перед насосом и после обратного клапана.
Для того, чтобы задерживать продукты износа подвижных элементов гидросистемы, фильтр тонкой очистки устанавливается на выходе сливной магистрали в баке гидроагрегата. Такая каскадная система фильтрации обеспечивает хорошую очистку рабочей жидкости и обеспечивает надежную и долговечную работу гидрооборудования.
Очень часто в линии питания сервоклапана устанавливаются другие фильтры с более высокой фильтрующей способностью для удержания более мелких частиц, которые, пройдя через первые фильтры, могут вызвать повреждения этих клапанов.
На монтаж лифта от изготовителя поступает собранный на заводе комплект гидроагрегата и гидроцилиндр.
Обычно это оборудование проходит на заводе предварительную промывку для удаления возможных загрязнений из цилиндра и с участка трубопровода между насосом и обратным клапаном.
Поэтому монтажник, которому остается только соединить гидроагрегат с гидроцилиндром посредством жестких и гибких частей трубопровода и заполнить жидкостью гидравлическую систему, должен быть предельно внимательным, чтобы в трубопроводе не остался песок или нитки от тряпок и чтобы в систему не попала грязь вместе с рабочей жидкостью.
При работе системы грязь может попадать в жидкость только через резервуар или шток гидроцилиндра.
Поскольку резервуар является закрытой емкостью и находится в закрытом помещении, и шток тоже, как правило, перемещается в закрытой полости, в гидравлических лифтах загрязнение масла очень невелико.
Кроме того, вследствие периодического характера работы лифта, имеется достаточно времени для осаждения на дно бака попавших в гидросистему частиц загрязнителя.
Все это не снимает необходимость в периодической проверке состояния загрязненности фильтров, их очистке и, при необходимости, замене в целях обеспечения максимальной эффективности работы гидропривода.

Гидравлический двигатель (гидродвигатель) - устройство для преобразования механической энергии жидкости в механическую работу вращающегося вала, возвратно-поступательно движущегося поршня и т. д. По принципу действия различают Г. д., в которых ведомое звено перемещается вследствие изменения момента количества движения потока жидкости (гидротурбина, водяное колесо), и объёмные Г. д., действующие от гидростатического напора в результате наполнения жидкостью рабочих камер и перемещения вытеснителей (под вытеснителем понимается рабочий орган, непосредственно совершающий работу в результате действия на него давления жидкости, выполненный в виде поршня, пластины, зуба шестерни и т.п.). В Г. д. первого типа ведомое звено совершает только вращательное движение. В объёмных Г. д. ведомое звено может совершать как ограниченное возвратно-поступательное или возвратно-поворотное движение (гидроцилиндры), так и неограниченное вращательное движение (гидромоторы). Гидромоторы разделяются на поршневые, в которых рабочие камеры неподвижны, а вытеснители совершают только возвратно-поступательное движение, и роторные. В роторных гидромоторах рабочие камеры перемещаются, а вытеснители совершают вращательное движение, которое может сочетаться с возвратно-поступательное (кулисные гидромоторы). В зависимости от формы вытеснителей кулисные гидромоторы подразделяют на пластинчатые и роторно-поршневые (радиальные и аксиальные). Наиболее распространены аксиальные роторно-поршневые, в которых давление рабочей жидкости на поршень создаёт на наклонной шайбе реактивное усилие, приводящее во вращение вал. Объёмные Г. д. применяют в гидроприводе машин. Давление рабочей жидкости достигает 35 Мн/м2 (350 кгс/см2). Гидромоторы изготовляют мощностью до 3000 квт.

Гидроаккумуляторы

Гидроаккуляторы- устройства, предназначенное для аккумулирования энергии рабочей жидкости, находящейся под давлением, для последующего возврата этой энергии в гидросистему

1 гидроаккумуляторы с механическим накопителем;

А)В грузовых гидроаккумуляторах накопление энергии гидравлической жидкости и её возврат в систему происходит за счет потенциальной энергии находящегося на определённой высоте груза.

Б)В пружинных гидроаккумуляторах накопление энергии гидравлической жидкости и её возврат в систему происходит за счёт механической энергии сжатой пружины.

2 гидроаккумуляторы с пневматическим накопителем - накопление энергии гидравлической жидкости и её возврат в систему происходит за счёт энергии сжатого газа. В пневмогидроаккумуляторах в качестве сжимаемой среды используется газ азот или сжатый воздух

ГИДРОЛИНИИ

Гидролинии предназначены для прохождения рабочей жидкости в процессе работы гидропривода. В общем случае гидролиния состоит из всасывающей, напорной и сливной линий. Кроме того, в гидроприводе часто имеются гидролинии управления и дренажная. Всасывающая линия служит для подведения рабочей жидкости к насосу из бака, от распределителя или непосредственно от гидродвигателя.

По напорной гидролинии жидкость от насоса поступает через регулирующие и управляющие устройства к гидродвигателю.

По сливной гидролинии рабочая жидкость от гидродвигателя возвращается обратно к насосу (замкнутая схема циркуляции) или сливается в гидробак (разомкнутая схема циркуляции).

Всасывающая гидролиния имеет наибольший диаметр, и предназначена для перемещения жидкости из бака во всасывающую полость насоса

Гидролинии по конструкции бывают жёсткими и гибкими.

Жесткие трубопроводы изготавливают из стали, меди, алюминия и его сплавов. Стальные применяют при давлениях до 32 МПа, из сплавов алюминия до 15МПа. Медные трубопроводы при меньших давлениях (до 5МПа), где в силу пластичности материала требуется значительные деформации при монтаже гидролиний

Гибкие трубопроводы (рукава, шланги) изготавливают из полимеров (резина, поливинилхлорид, полиамид, полиолефины, фторопласт) и металла. Полимерные рукава состоят из эластичной внутренней трубки, упрочненной наружной оплеткой или внутренним текстильным каркасом.

Металлические рукава имеют гофрированную внутреннюю трубу, выполненную из бронзовой или стальной ленты, и наружную проволочную оплетку. Между витками ленты находится уплотнитель. Рукава с хлопчатобумажным уплотнением предназначены для работы с температурой рабочей жидкости до 110 С, а с асбестовым уплотнением - до 300 С. Металлические рукава применяют в специфических условиях эксплуатации гидросистем, в контакте с агрессивными рабочими жидкостями.

Гидролинии должны обладать:

- достаточной прочностью;
- минимальными потерями давления на преодоление гидравлических сопротивлений;
- отсутствием утечек жидкости;
- отсутствием в трубах воздушных пробок.

идролинии предназначены для прохождения рабочей жидкости в процессе работы гидропривода. В общем случае гидролиния состоит из всасывающей, напорной и сливной линий. Кроме того, в гидроприводе часто имеются гидролинии управления и дренажная. Всасывающая линия служит для подведения рабочей жидкости к насосу из бака, от распределителя или непосредственно от гидродвигателя.

Гидроаппаратами называют устройства, служащие для управле­ния потоками жидкости: изменения или поддержания заданного давления или расхода, а также изменения направления движения потока.

Среди всей массы гидроаппаратов можно выделить три наиболее характерных типа.

1. Гидрораспределители, основный назначением которых явля­ется изменение согласно внешнему управляющему воздействию на­правления движении потоков жидкости в нескольких гидролиниях.
Наиболее широко применяются золотниковые гидрораспределители.

2. Клапаны — устройства, способные изменять проходную пло­щадь, пропускающую поток, под его воздействием. Оспокное назначение клапанов поддерживать в полостях гидросистем давление жидкости в заданных пределах независимо от пропускаемого расхода (напорные и редукционные клапаны), ограничивать п безопасных
пределах повышение давления (предохранительные клапаны), до-

пускать движение потока в одном определенном направлении {обрат­ные клапаны).

3. Дроссели — регулирующие устройства, способные устанавли­вать определенную связь между перепадом давления до и после дросселя и пропускаемым расходом.

Часто гидроаппараты совмещают функции основных -перечис­ленных типов. Например, гидрораспределители кроме распредели­тельных функций часто выполняют функции дросселей, а клапаны используются как элементы, распределяющие потоки.

Гидроаппараты совместно с гидромашинами (насосами и гидро-двигателями) образуют гидросистемы и, в частности, гидропередачи.

Гидрораспределители разделяют по типу запорно-регулпрующпх элементов на золотниковые, крановые и клапанные.

По способу присоединения к гидросистеме гидрораспре-делители выпускают в трех исполнениях: резьбового, фланцевого и стыкового присоединения. Выбор способа присоединения зависит от назначения гидрораспределителя и расхода через него рабочей жидкости.

По конструкции запорно-регулирующего элемента гидрораспределители подразделяются следующим образом:

-Золотниковые (запорно-регулирующим элементом является золотник цилиндрической или плоской формы). В золотниковых гидрораспределителях изменение направления потока рабочей жидкости осуществляется путем осевого смещения запорно-регулирующего элемента.

-Крановые (запорно-регулирующим элементом служит кран). В этих гидрораспределителях изменение направления потока рабочей жидкости достигается поворотом пробки крана, имеющей плоскую, цилиндрическую, коническую или сферическую форму.

-Клапанные (запорно-регулирующим элементом является клапан). В клапанных распределителях изменение направления потока рабочей жидкости осуществляется путем последовательного открытия и закрытия рабочих проходных сечений клапанами (шариковыми, тарельчатыми, конусными и т.д.) различной конструкции.

По числу фиксированных положений золотника гидрораспределители подразделяются: на двухпозиционные, трехпозиционные и многопозиционные. По управлению гидрораспределители подразделяются на гидроаппараты с ручным, электромагнитным, гидравлическим или электрогидравлическим управлением. Крановые гидрораспределители используются чаще всего в качестве вспомогательных в золотниковых распределителях с гидравлическим управлением.

Экзаменационный билет № 12

1.Коэффициенты быстроходности и типы лопастных насосов.

Коэффициент быстроходности - это частота вращения геометрически подобного насоса, имеющего такой размер, что при напоре 1 м он дает подачу 75 л/с. Служит для сравнения различных типов рабочих колес насоса, выбора насоса при заданных производительности, напоре и числе оборотов в минуту, значения которых берутся для оптимального режима, отвечающего максимальному КПД насоса. Коэффициент быстроходности определяется по формуле:

Конструкции рабочих колес

Коэффициент быстроходности рассчитывают на одно колесо и по количеству одностороннего входа в него жидкости. Наибольший КПД имеют насосы с коэффициентом быстроходности в пределах от 90 до 300. С другой стороны, насосы с ns = 700-1200 имеют малые габариты и малый вес. Поэтому в современном насосостроении стремятся применять более быстроходные типы рабочих колес для насосов большой и малой производительности, что дает возможность уменьшить их размеры, создать насосы более компактной и легкой конструкции.

Типы лопастных насосов · Центробежные насосы, · Осевые насосы, · Вихревые насосы.