Гидравлическая система: расчет, схема, устройство. Типы гидравлических систем. Ремонт. Гидравлические и пневматические системы. Гидронасосы (насосы нш) Гидравлические работы

Гидравлическая система представляет собой устройство, предназначенное для преобразования небольшого усилия в значительное с использованием для передачи энергии какой-либо жидкости. Разновидностей узлов, функционирующих по этому принципу, существует множество. Популярность систем этого типа объясняется прежде всего высокой эффективностью их работы, надежностью и относительной простотой конструкции.

Сфера использования

Широкое применение системы этого типа нашли:

1. В промышленности. Очень часто гидравлика является элементом конструкции металлорежущих станков, оборудования, предназначенного для транспортировки продукции, ее погрузки/разгрузки и т. д.
2. В авиакосмической отрасли. Подобные системы используются в разного рода средствах управления и шасси.
3. В сельском хозяйстве. Именно через гидравлику обычно происходит управление навесным оборудованием тракторов и бульдозеров.
4. В сфере грузоперевозок. В автомобилях часто устанавливается гидравлическая
5. В судовом в данном случае используется в рулевом управлении, входит в конструктивную схему турбин.

Принцип действия

Работает любая гидравлическая система по принципу обычного жидкостного рычага. Подаваемая внутрь такого узла рабочая среда (в большинстве случаев масло) создает одинаковое давление во всех его точках. Это означает то, что, приложив малое усилие на маленькой площади, можно выдержать значительную нагрузку на большой.

Далее рассмотрим принцип действия подобного устройства на примере такого узла, как гидравлическая Конструкция последней довольно-таки проста. Схема ее включает в себя несколько заполненный жидкостью, и вспомогательные). Все эти элементы соединены друг с другом трубками. При нажатии водителем на педаль поршень в главном цилиндре приходит в движение. В результате жидкость начинает перемещаться по трубкам и попадает в расположенные рядом с колесами вспомогательные цилиндры. После этого и срабатывает торможение.

Устройство промышленных систем

Гидравлический тормоз автомобиля — конструкция, как видите, довольно-таки простая. В промышленных машинах и механизмах используются жидкостные устройства посложнее. Конструкция у них может быть разной (в зависимости от сферы применения). Однако принципиальная схема гидравлической системы промышленного образца всегда одинакова. Обычно в нее включаются следующие элементы:

1. Резервуар для жидкости с горловиной и вентилятором.
2. Фильтр грубой очистки. Этот элемент предназначен для удаления из поступающей в систему жидкости разного рода механических примесей.
3. Насос.
4. Система управления.
5. Рабочий цилиндр.
6. Два фильтра тонкой очистки (на подающей и обратной линиях).
7. Распределительный клапан. Этот элемент конструкции предназначен для направления жидкости к цилиндру или обратно в бак.
8. Обратный и предохранительный клапаны.

Работа гидравлической системы промышленного оборудования также основывается на принципе жидкостного рычага. Под действием силы тяжести масло в такой системе попадает в насос. Далее оно направляется к распределительному клапану, а затем - к поршню цилиндра, создавая давление. Насос в таких системах предназначен не для всасывания жидкости, а лишь для перемещения ее объема. То есть давление создается не в результате его работы, а под нагрузкой от поршня. Ниже представлена принципиальная схема гидравлической системы.

Преимущества и недостатки гидравлических систем

К достоинствам узлов, работающих по этому принципу, можно отнести:

• Возможность перемещения грузов больших габаритов и веса с максимальной точностью.
• Практически неограниченный диапазон скоростей.
• Плавность работы.
• Надежность и долгий срок службы. Все узлы такого оборудования можно легко защитить от перегрузок путем установки простых клапанов сброса давления.
• Экономичность в работе и небольшие размеры.

Помимо достоинств, имеются у гидравлических промышленных систем, конечно же, и определенные недостатки. К таковым относят:

• Повышенный риск возгорания при работе. Большинство жидкостей, используемых в гидравлических системах, являются горючими.
• Чувствительность оборудования к загрязнениям.
• Возможность протечек масла, а следовательно, и необходимость их устранения.

Расчет гидравлической системы

При проектировании подобных устройств принимается во внимание множество самых разных факторов. К таковым можно отнести, к примеру, кинематический жидкости, ее плотность, длину трубопроводов, диаметры штоков и т. д.

Основными целями выполнения расчетов такого устройства, как гидравлическая система, чаще всего является определение:

• Характеристик насоса.
• Величины хода штоков.
• Рабочего давления.
• Гидравлических характеристик магистралей, других элементов и всей системы в целом.

Производится расчет гидравлической системы с использованием разного рода арифметических формул. К примеру, потери давления в трубопроводах определяются так:

1. Расчетную длину магистралей делят на их диаметр.
2. Произведение плотности используемой жидкости и квадрата средней скорости потока делят на два.
3. Перемножают полученные величины.
4. Умножают результат на коэффициент путевых потерь.

Сама формула при этом выглядит так:

• ∆p i = λ х l i(p) : d х pV 2: 2.

В общем, в данном случае расчет потерь в магистралях выполняется примерно по тому же принципу, что и в таких простых конструкциях, как гидравлические системы отопления. Для определения характеристик насоса, величины хода поршня и т. д. используются другие формулы.

Типы гидравлических систем

Подразделяются все такие устройства на две основные группы: открытого и закрытого типа. Рассмотренная нами выше принципиальная схема гидравлической системы относится к первой разновидности. Открытую конструкцию имеют обычно устройства малой и средней мощности. В более сложных системах закрытого типа вместо цилиндра используется гидродвигатель. Жидкость поступает в него из насоса, а затем снова возвращается в магистраль.

Как выполняется ремонт

Поскольку гидравлическая система в машинах и механизмах играет значимую роль, ее обслуживание часто доверяют высококвалифицированным специалистам занимающихся именно этим видом деятельности компаний. Такие фирмы обычно оказывают весь комплекс услуг, связанных с ремонтом спецтехники и гидравлики.

Разумеется, в арсенале этих компаний имеется все необходимое для производства подобных работ оборудование. Ремонт гидравлических систем обычно выполняется на месте. Перед его проведением при этом в большинстве случаев должны быть произведены разного рода диагностические мероприятия. Для этого компании, занимающиеся обслуживанием гидравлики, используют специальные установки. Необходимые для устранения проблем комплектующие сотрудники таких фирм также обычно привозят с собой.

Пневматические системы

Помимо гидравлических, для приведения в движение узлов разного рода механизмов могут использоваться пневматические устройства. Работают они примерно по тому же принципу. Однако в данном случае в механическую преобразуется энергия сжатого воздуха, а не воды. И гидравлические, и пневматические системы довольно-таки эффективно справляются со своей задачей.

Плюсом устройств второй разновидности считается, прежде всего, отсутствие необходимости в возврате рабочего тела обратно к компрессору. Достоинством же гидравлических систем по сравнению с пневматическими является то, что среда в них не перегревается и не переохлаждается, а следовательно, не нужно включать в схему никаких дополнительных узлов и деталей.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД

ТИПЫ ПРИВОДА

Для передачи механической энергии от двигателя внутренней сгорания к исполнительным механизмам рабочего оборудованияприменяется гидравлический привод (гидропривод), в котором механическая энергия на входе преобразуется в гидравлическую, а затем на выходе снова в механическую, приводящую в действие механизмы рабочего оборудования. Гидравлическая энергия передается жидкостью (обычно минеральное масло), которая служит рабочим телом гидропривода и называется рабочей жидкостью.

В зависимости от типа применяемой передачи гидропривод подразделяется на объемный и гидродинамический.

В объемном гидроприводе применяется объемная гидропередача. В ней энергия передается статическим напором (потенциальной энергией) рабочей жидкости, который создается насосом объемного тип и реализуется в гидравлическом двигателе такого же типа, например в гидроцилиндре.

В объемном гидроприводе преобразователем механической энергии на входе в гидропередачу служит объемный насос. Вытеснение жидкости из рабочих камер насоса и заполнение, ею всасывающих камер происходит в результате уменьшения или увеличения геометрического объема этих камер, герметично отделенных друг от друга Работа вытеснения и всасывания совершается рабочим органом насос - плунжером, поршнем, пластиной, зубчатым колесом в зависимости от типа насоса. Обратным преобразователем энергии в объемной гидропередаче служит гидродвигатель, рабочий ход которого осуществляется в результате увеличения объема рабочих камер под действием поступающей в них жидкости под давлением.

Преобразователи энергии в гидроприводе (насосы и двигатель называются гидромашинами. В основе работы гидромашины лежит изменение объема рабочих камер в результате подвода механической энергии (насос) либо в результате подвода гидравлической энергии потоком рабочей жидкости под давлением (двигатель).

Энергия передается по трубопроводам, включающим гибкие рукава, в любое место машины. Эта особенность гидропривода назы­вается дистанционностью. С помощью гидропривода можно приво­дить в действие несколько исполнительных двигателей от одного насоса или группы насосов, при этом возможно независимое включение двигателей.

Принцип действия гидропривода основан на использовании двух главных свойств рабочего тела гидропередачи - рабочей жидкости. Первое свойство - жидкость является упругим телом и практически несжимаема; второе - в замкнутом объеме жидкости изменение дав­ления в каждой точке передается в другие точки без изменения. Ра­боту гидропривода рассмотрим на примере действия гидравлического домкрата (рис. 56). Объемный гидропривод включа­ет насос, бак и гидравлический двигатель. Объемный насос об­разован цилиндром /, плунже­ром 2 с серьгой 3 и рукояткой 4. Гидравлический двигатель поступательного действия вклю­чает цилиндр 7 и плунжер 6. Эти составные части соединены трубопроводами, которые назы­ваются гидролиниями. На гид­ролиниях установлены обратные

Рис. 56. Гидравлический домкрат:

/, 7 - цилиндры, 2, 6 - плунжер, 3 - серьга, 4 - рукоятка, 5 - бак, 8 - гидро­линия, 9 - вентиль, 10, 11 - клапаны

клапаны 10 и //. Клапан 10 пропускает жидкость только в направ­лении от полости цилиндра 1 к полости цилиндра 7, а клапан 11 - от бака 5 к цилиндру /. Полость цилиндра 7 соединена дополни­тельной гидролинией с баком 5. В этой гидролинии установлен запор­ный вентиль 9, который перекрывает эту линию при работе насоса.

Качанием рукоятки 4 плунжеру 2 сообщается возвратно-поступа­тельное движение. При ходе вверх плунжер засасывает рабочую жид­кость из бака 5 через клапан // в полость цилиндра /. Жидкость заполняет полость цилиндра под действием атмосферного давления а жидкость в баке. При входе вниз жидкость из полости цилиндра / вытесняется в полость цилиндра 7 через клапан 10. Объем вытесненной из полости цилиндра / жидкости за счет несжимаемости послед­уй полностью поступает в полость цилиндра 7 и поднимает на неко­торую высоту плунжер.

Ход плунжера 2 насоса вниз - рабочий, а ход вверх - холостой гидролиния, соединяющая бак с насосом, называется всасывающей, гидролиния, соединяющая насос с гидродвигателем, - напорной. Кратные клапаны выполняют функцию распределителей потока и обеспечивают непрерывность действия насоса.

Плунжер 6 при работе насоса совершает движение только в одном направлении - вверх. Для того чтобы плунжер 6 опустить вниз (под

воздействием внешней нагрузки или силы тяжести), необходимо открыть вентиль и выпустить жидкость из полости цилиндра 7 в бак.

Рассмотрим основные технические характеристики насоса. При ходе плунжера насоса из одного крайнего положения в другое объем цилиндра 1 изменяете величину, равную Vi = Fi * Si , где Fi и Si - соответственно площадь и ход плунжера. Этот объем определяет теоретическую подачу насоса за один рабочий ход и называется рабочим объемом а. В насосах, где входное звено совершает не возвратно-поступательное, а непрерывное вращательное движение, рабочим объемом называют подачу за один оборот вала. Рабочий объем измеряется в дм 3 , л, см 3 .

Произведение рабочего объема на число рабочих ходов или оборотов вход вала насоса в единицу времени - теоретическая подача насоса Q , измеряется в л/мин, определяет скорость исполнительных механизмов.

Жидкость, заключенная в замкнутом объеме между плунжерами насоса и исполнительного цилиндра, в состоянии покоя действует на их рабочие площади с одинаковым давлением. Это давление также действует на стенки цилиндров и трубопроводов. Оно зависит от величины внешней нагрузки. Давлением жидкости, или рабочим давлением гидропривода, называется сила, приходящаяся на единицу рабочей поверхности плунжеров, стенки цилиндров и трубопроводов и т. д. Превышение давления сверх рабочего, на которое рассчитаны детали и механизмы гидропривода, приводит к преждевременному износу их и может вызвать разрыв трубопроводов и другие поломки.

Так как давление жидкости передается во все стороны равномерно и силы уравновешены этим давлением, то при условии пренебрежения трением плунжеров и их уплотнений рабочее давление Pi == pF - i ; Pg == pFs , где р - рабочее давление.

Это соотношение обратной пропорциональности представляет собой передаточное число гидропривода с гидромашинами поступательного движения. Оно аналогично передаточномучислу простого рычага. Действительно, если к длинному концу рукоятки 4 приложить силу Р, то этим рычагом можно преодолеть силу Р, во столько раз большую d Р[, во сколько раз короткое плечо рычага меньше длинного, а путь S 1 во столько меньше пути S2, во сколько раз короткое плечо рычага меньше длинного. Это прав рычага представляется также в виде обратной пропорциональности.

В источниках механической энергии гидропривода, двигатель внутреннего сгорания и электродвигателях выходным звеном служит вращающийся вал, от которого приводится один или несколько гидронасосов, которые в качестве входного звена имеют также вращающийся вал. Гидропривод вращательного действия (рис. 57) включает например, одинаковые по конструкции насос и мотор.

Насос состоит из неподвижного корпуса (статора), вращающегося ротора 3, в продольных пазах 4 которого скользят шиберы 5 и 6. (ротора смещена относительно оси статора (на рисунке влево), поэтому при вращении его наружная поверхность то приближается, то уделяется от внутренней поверхности корпуса. Шиберы 5, вращаясь вместе с ротором и скользя по стенкам статора, одновременно вдвигаются в пазы или выдвигаются из пазов ротора. Если вращать ротор в указанном стрелкой направлении то между его стенкой, стенкой корпуса и шибером 5 образуется непрерывно расширяющаяся серпо­видная полость Ai , в которую из бака 1 будет засасываться рабочая жидкость. Полость Bi в это время будет непрерывно уменьшаться в объеме и находящаяся в ней жидкость будет вытесняться из корпуса насоса через кран 8 и подаваться к мотору.

В показанном на рисунке положении крана 8 жидкость будет заполнять полость Ai и оказывать давление на шибер 11, заставляя его вместе с ротором 10 поворачиваться по часовой стрелке. Из по­лости 5.2 жидкость через кран 8 будет вытесняться в бак. При даль­нейшем повороте ротора 3 насоса та- __________

Рис, 57, Гидропривод вращатель­ного действия:

1 - бак, 2, 13 - корпуса, 3, 10 - ро­торы. 4 - паз, 5, 6, 9, II - шиберы, 7 - клапан, 8 - кран, A i , Б i - по­лости насоса, А i , Б i - полости мотора

кую же работу будут совершать ши­бер 6 насоса и шибер 9 мотора, и процесс вращения ротора будет про­текать непрерывно.

Для того чтобы вращать ротор мотора в противоположном направ­лении, необходимо переключить кран 8. Тогда полость Б1 насоса будет сообщена с полостью Б2 мотора и в эту полость рабочая жидкость будет поступать под давлением, а из поло­сти Лз жидкость будет сливаться в бак. При перегрузке мотора его ро­тор остановится, в то время как насос будет продолжать подачу жидкости. В результате давление в полости насоса, гидромотора и напорном тру­бопроводе будет возрастать до тех пор, пока не откроется предохранительный клапан 7, выпуская жид­кость в бак и предохраняя тем самым гидропередачу от поломки.

Вращательное движение передается так же, как в ременной пере­даче. В последней механическая энергия передается посредством рем­ня, в гидропередаче - потоком рабочей жидкости. В ременной пере­даче число оборотов ведущего и ведомого шкивов обратно пропорцио­нально отношению их радиусов. При одинаковом количестве проходя­щей жидкости скорость вращения роторов насоса и мотора обратно пропорциональна их рабочим объемам. Эти соотношения действительны при отсутствии объемных потерь в передачах.

Мощность, передаваемую через ременную передачу, можно уве­личить путем увеличения ширины ремня при неизменной скорости вращения. Очевидно, что в гидропередаче этого можно достигнуть (при постоянном давлении) увеличением рабочего объема насоса путем, например, расширения корпуса и ротора с пластинами.

Для гидропривода, включающего приводной насос и гидромотор на исполни тельном механизме, общий КПД представляет собой отношение мощности, снимаемой с вала гидромотора, к мощности, подводимой к валу насоса.

Гидропривод погрузчиков включает составные части, присущи всякому гидроприводу: насос, гидродвигатели и устройства для управления потоком и предохранения гидросистемы от перегрузок.

Рис. 58. Структурная схема гидро­привода:

1, 2, 3, 4. 5. 6 - гидролинии; ДВС - дви­гатель внутреннего сгорания, Н - насос, Б - бак, П - предохранительный кла­пан, М - манометр, Р - распределитель;

Д1, Д2, Д3 - гидродвигатели. N - подводимая энергия, N 1, N 2, N 3 - расходуемая энергия

рис. 58 показана типичная структурная схема гидропривода. ut да гателя внутреннего сгорания ДВС энергия поступает к насосу Н может расходоваться через гидродвигатели Д1, Д2 и Д3 а привод рабочих механизмов машины. Рабочая жидкость поступает к насосу из бака Б по всасывающей гидролинии 1 и подается по напорной гидролинии 2 к распределителю Р, перед которым установлен пред хранительный клапан П. Распределитель Р соединен с каждым гидродвигателем исполнительными гидролиниями 4, 5 и 6. В напорной магистрали установлен манометр М для контроля давления в гидро­системе.

При отключенных гидродвигателях рабочее тело гидропривода - жидкость - перекачивается насосом Н из бака Б к распределителю Р 0 обратно в бак Б. Всасывающая, напорная и сливная гидролинии образуют цепь циркуляции. Поступающая от ДВС энергия расхо­дуется на преодоление механических и гидравлических потерь в цепи циркуляции. Эта энергия в основном идет на нагрев жидкости и гидосистемы.

Гидродвигатель включается распределителем Р, при этом он выполняет функции регулирования потока как по расходу (в момент включения), так и по направлению движения жидкости (реверсирова­нию) к двигателям. Реверсивные гидродвигатели соединяются с рас­пределителем двумя исполнительными линиями, соединяемыми, в свою очередь, попеременно с напорной 2 или сливной 3 линиями циркуля­ционной цепи в зависимости от требуемого направления движения двигателя.

Во время работы гидродвигателя цепь циркуляции включает дви­гатель и его исполнительные гидролинии, при остановке, например при подходе штока гидроцилиндра в крайнее положение, циркуля­ционная цепь прерывается и наступает состояние перегрузки гидро­системы, так как насос Н продолжает получать энергию от двигателя ДВС. В этом случае давление начнет резко увеличиваться и в ре­зультате либо остановится двигатель ДВС, либо выйдет из строя один из механизмов гидросистемы, например разорвется гидролиния 2. Для того чтобы этого не произошло, на напорной гидролинии уста­новлены предохранительный клапан П и манометр М. Клапан отре­гулирован на давление, превышающее рабочее, как правило, на 10- 15 %. При достижении этого давления клапан срабатывает и соединяет

напорную гидролинию 2 со сливной 3, восстанавливая круг циркуля­ции жидкости.

В некоторых случаях для уменьшения скорости гидродвигателя в одной исполнительной линии устанавливают дроссель, ограничи­вающий при заданном давлении подвод жидкости к двигателю. Если производительность насоса при этом оказывается больше заданной, то клапан выпускает часть жидкости на слив в бак. Манометр М пред­назначен для контроля давления в гидросистеме.

Гидросистемы машин обычно включают дополнительные устрой­ства: обратные управляемые клапаны (гидрозамки), вращающиеся соединения (гидрошарниры), фильтры; применяются распределители с o встроенными предохранительными и обратными клапанами. На погрузчиках применяются гидроусилители руля, которые относятся также к гидроприводу, но имеют свои характерные особенности уст­ройства и работы.

В гидродинамическом приводе используется гидродинамическая передача, в которой энергия также передается жидкостью, но основное значение имеет не напор (энергия давления), а скорость движения этой жидкости в круге ее циркуляции, т. е. кинетическая энергия.

В гидромеханической передаче исключены сцепление и коробке передач, а режим движения машины изменяется без отсоединения передачи от двигателя изменением его частоты вращения, что позволило уменьшить количество органов управления.

Рис. 59. Гидродинамическая передача:

1 - ось, 2, 16 - валы, .3 - муфта, 4, 5, 9 - колеса. 6 - зубчатый венец, 7 - маховик, 8 - маслоуказатель, 10, 22, 23 - шестерни, II, 14 - т op моза. 12, I 3 - блок шестерни, 15 - барабан, 17 - крышка, 18 - распределитель, 19 - винт, 20 - н aco с 21 - фильтр, 24 - картер

Гидродинамическая передача (рис. 59) содержит размещенный в одном картере гидротрансформатор и две планетарные зубчатые передачи. Гидротрансформатор предназначен для изменения крутящего момента на выходном валу, заменяя сцепление и коробку передач, а планетарные передачи служат для изменения направления движе­ния машины, заменяя механизм обратного хода.

Гидротрансформатор состоит из насосного 9, турбинного 5 и ре­акторного 4 колес. Насосное колесо соединено с маховиком 7 двига­теля, турбинное - с валом 2, реакторное колесо через обгонную муфту 3 соединено с осью /, закрепленной на картере 24. Планетарная блок-шестерня 13 закреплена на выходном валу 16 и взаимодействует с одной стороны с шестернями-сателлитами блок-шестерни 12, с дру­гой - солнечной шестерней тормозного барабана 15. Блок-шестерня 12 свободно посажена на вал картера, входит в зацепление с сателлитами блок-шестерни 13, а наружной поверхностью образует тормозной шкив, взаимодействующий с тормозом 11. Насосное колесо 9 содержит шестерню 10, которая через колесо связана с шестерней 22 гидрона­соса 20.

Насосное, турбинное и реакторное колеса выполнены с лопат­ками, расположенными под углом к плоскости вращения.

Ленточные тормоза приводятся в действие от гидроцилиндров с помощью распределителя 18, который управляется от рукоятки на пульте управления. При переднем ходе затормаживается барабан 15, при заднем - блок 12. Насос 20 предназначен для нагнетания масла к гидротрансформатору, планетарным передачам и в цилиндры упра­вления тормозами.

При работающем двигателе масло между лопатками насосного колеса под действием центробежных сил отжимается к периферии колеса и направляется на лопатки турбинного колеса, а затем на­встречу неподвижным лопаткам реакторного колеса.

На малых оборотах двигателя масло вращает реакторное колесо, а турбинное остается неподвижным. При увеличении оборотов обгон­ная муфта 3 заклинивается на валу и начинает вращаться турбинное колесо, передавая крутящий момент двигателя через планетарные передачи выходному валу 16. Направление вращения этого вала за­висит от того, какой тормоз включен. С увеличением частоты враще­ния двигателя крутящий момент на валу 16 уменьшается, а скорость вращения увеличивается. Между входным валом 16 и ведущим мостом устанавливается одноступенчатый редуктор с передаточным числом 0,869.

В условиях эксплуатации следят за уровнем масла и его чистотой. Фильтр 21

систематически промывают, Частое его засорение свидетельствует о необходимости замены масла.

РАБОЧИЕ ЖИДКОСТИ

Рабочая жидкость гидросистем рассматривается как составная часть гидропривода, так как она служит рабочим телом гидропере­дачи. Одновременно рабочая жидкость охлаждает гидросистему, смазывает трущиеся части и защищает детали от коррозии. Поэтому от свойств жидкости зависят работоспособность, срок службы и надеж­ность гидропривода.

Погрузчики работают на открытом воздухе в самых различны районах страны. В холодное время года машина и рабочая жидкость могут охлаждаться до -55 °С, а в некоторых районах Средней Азии летом во время работы жидкость нагревается до 80 °С. В среднем жидкость должна обеспечивать работу гидропривода в пределах тем ператур от -40 до +50 "С. Жидкость должна иметь долгий срок службы, быть нейтральной к применяемым в гидроприводе материалам, в особенности к резиновым уплотнениям, а также иметь хорошую теплоемкость и одновременно теплопроводность для того, чтобы охлаждать гидросистему.

В качестве рабочих жидкостей применяют минеральные масла. Однако нет масел, которые подходили бы одновременно для всех условий эксплуатации. Поэтому масла в зависимости от их свойств выбирают для конкретных условий работы (климатической зоны, в которой используется машина, и времени года).

Надежность и долговечность гидросистемы во многом зависят, правильного подбора рабочей жидкости, а также от стабильности свойств.

Один из основных показателей, по которым подбирают и оценивают

масла, это вязкость. Вязкость характеризует способность рабочей жидкости оказывать сопротивление деформации сдвига; измеряется в сантистоксах (сСт) при заданной температуре (обычно 50 °С) и в условных единицах - градусах Энглера, которые определяют с помощью вискозиметра и выражают отношение времени истечет жидкости заданного объема (200 см 3) через калиброванное отверстие ко времени истечения такого же объема воды. От вязкости прежде всего зависит возможность работы гидропривода при низких и высоких температурах. В процессе работы машины вязкость рабочей жидкости снижается и ухудшаются ее смазывающие свойства, что сокращает срок службы гидропривода.

При окислении из масла выпадают смолистые отложения, образующие тонкий твердый налет на рабочих поверхностях деталей разрушающе действующие на резиновые уплотнения, фильтрующие элементы. Интенсивность окисления масла резко возрастает с повышением температуры, поэтому не следует допускать повышения темпе ратуры масла выше 70 °С.

Обычно рабочие жидкости полностью заменяют весной и осенью

Если используется всесезонное масло, то его необходимо замена через 300-1000 ч работы гидропривода в зависимости от сорта май (срок замены указывается в инструкции), но не реже одного раза в года. При этом систему промывают керосином на холостом ходу. Периодичность замены зависит от марки жидкости, режима работа объема системы и бака по отношению к подаче насоса. Чем больше вместимость системы, тем реже надо менять масло.

На долговечность гидросистемы влияет присутствие в масле механических примесей, поэтому в гидросистему включают фильтры для очистки масла от механических примесей, а также магнитные пробки.

За основу выбора масла для гидросистемы берется температура предела применения этой жидкости в зависимости от типа насоса гидропривода. Нижний температурный предел применения определяют не по температуре застывания рабочих жидкостей, а по пределу прокачиваемости насоса с учетом потерь во всасывающей гидролинии. для шестеренных насосов этим пределом является вязкость 3000- 5000 сСт, что соответствует пределу прокачиваемости при кратковременном (пусковом) режиме эксплуатации. Нижний температурный предел устойчивой работы определяется по заполнению рабочей камеры насоса, при котором объемный КПД достигает наибольшей величины, что приближенно для шестеренных насосов соответствует вязкости 1250-1400 сСт.

Верхний температурный предел применения рабочей жидкости определяется по наименьшему значению вязкости с учетом нагрева ее в процессе работы. Превышение этого предела вызывает увеличение объемных потерь, а также прихватывание поверхностей сопряженных пар трения, их интенсивный местный нагрев и износ из-за ухудшения смазывающих свойств масла.

Основанием для применения того или иного сорта масла служит рекомендация завода-изготовителя гидроприводной машины.

Перед доливом или заменой масла проверяют нейтральность смешиваемых масел. Появление хлопьев, выпадение осадка и вспенивание указывают на недопустимость смешивания. В этом случае старое масло надо слить, а систему промыть.

При заправке системы принимают меры, обеспечивающие чистоту заливаемого масла. Для этого проверяют исправность заливных фильтров, чистоту воронки и заправочной емкости.

ГИДРОМАШИНЫ

В объемном гидроприводе применяют гидромашины: насосы, насосмоторы и гидродвигатели, работа которых основана на попе­ременном заполнении рабочей камеры рабочей жидкостью и вытесне­нии ее из рабочей камеры.

Насосы преобразуют подводимую к ним механическую энергию от двигателя в энергию потока жидкости. Входному валу насоса сообщается вращательное движение. Их входным параметром является частота вращения вала, а выходным - подача жидкости. Жидкость перемещается в насосе за счет ее вытеснения из рабочих камер порш­нями, шиберами (лопастями), зубьями шестерен и т. п. При этом ра­бочая камера представляет собой замкнутое пространство, которое при работе попеременно сообщается либо со всасывающей гидролинией, либо с напорной.

В гидродвигателях происходит обратное преобразование энергии потока рабочей жидкости в механическую энергию на выходном звене (валу гидромотора), которое также совершает вращательное движе­ние. По характеру движения выходного звена различают двигатели вращательного движения - гидромоторы и поступательного - гидроцилиндры.

Гидромоторы и насосы подразделяются по возможности регулирования, по возможности изменения направления вращения, по конструкции рабочей камеры и другим конструктивным признакам.

Некоторые конструкции насосов (гидромоторов) могут выполнять функции гидромотора (насоса), они называются насос-моторы.

На погрузчиках применяются нерегулируемые (нереверсируемые насосы различных конструкций: шестеренные, шиберные, аксиально-поршневые. Регулируемые гидромоторы (насосы) выполняют с изменяемым объемом рабочих камер.

Шестеренный насос (рис. 60) состоит из пары сцепляющихся между собой шестерен, помещенных в плотно охватывающий их корпус, имеющий каналы со стороны входа в зацеплении и выхода из него. Насосы с цилиндрическими шестернями внешнего зацепления наиболее просты и отличаются надежностью в эксплуатации, малыми габаритными размерами и массой, компактностью и другими положительными качествами. Максимальное давление шестеренных насосов 16-20 МПа, подача до 1000 л/мин, частота вращения до 4000 об/мин, срок службы

Рис. 60. Схема действия шестеренного насоса

среднем 5000 ч.

При вращении шестеренжидкость, заключенная во впадине зубьев, переносится из камеры всасывания по периферии корпуса в камеру нагнетания и далее, в напорную гидролинию. Это происходит за счет того, что при вращении шестерен зубья загоняют больше жидкости, чем может поместиться в пространстве, освобождаемом находящимися в зацеплении зубьями. Разность объемов, описываемых этими двумя парами зубьев, составляет количество жидкости, которая вытесняете в нагнетательную полость. По мере приближения к нагнетательной камере давление жидкости повышается, как показано стрелками. В гидросистемах применяют насосы НШ-32, НШ-46, НШ-67К их модификации - НШ-32У и НШ-46У.

Насос НШ (рис. 61) содержит размещенные в корпусе 12 ведущую и ведомую 11 шестерни и втулки 6. Корпус закрыт крышкой 5, привернутой винтами 1. Между корпусом 12 и крышкой 5 проложен уплотнительное кольцо 8. Ведущая шестерня выполнена заодно ц шлицевым валом, который уплотняется манжетой 4, установление в расточке крышки 5 с помощью опорного 3 и пружинного 2 колец Передние втулки 6 размещаются в расточках крышки 5 и уплотнен) резиновыми кольцами. Они могут перемещаться вдоль своих осей. Нагнетательная полость насоса соединена каналом с пространство между торцами указанных втулок и крышкой. Под давлением жидкости передние втулки вместе с шестернями поджимаются к задней которые, в свою очередь, прижимаются к корпусу 12, обеспечивая автоматическое уплотнение торцов втулок и шестерен.

В нагнетательной полости насоса около угольника 13 давление на торцы втулок во много раз больше, чем с противоположной стороны. Одновременно давление на торцы крышек со стороны корпуса стремится прижать втулки к крышке 5. В совокупности это может вызвать перекос втулок в сторону всасывающей полости, односторон­ний износ втулок и повышенные утечки масла. Для того чтобы умень­шить неравномерность нагружения втулок, часть площади торцов втулок закрывают разгрузочной пластиной 7, уплотняемой по контуру резиновым кольцом. Это кольцо плотно зажимается между тор­цами корпуса и крышки и в результате создается относительное равен­ство действующих на втулки сил.

Втулки по мере работы насоса изнашиваются, и расстояние между торцами и крышкой увеличивается. При этом кольцо разгрузочной пластины 7 расширяется, поддерживая необходимое уплотнение между крышкой и втулками. От натяга этого кольца зависит надежная и длительная работа насоса.

Рис. 61. Шестеренный насос НШ:

/ - винт, 2, 3, 8 - кольца. 4 - манжета, 5 - крышка, 6 - втулка шестер­ни, 7 - пластина, 9 - шплинт, 10, II - шестерни, 12 - корпус, 13 - угольник

Между сопряженными втулками при сборке оставляют зазор 0,1- 0,15 мм. После сборки этот зазор принудительно выбирают. Для этого втулки разворачивают и фиксируют пружинными штифтами, которые устанавливают в отверстия втулок.

Насосы НШ выпускают правого и левого вращения. На корпусе насоса направление вращения ведущего вала указывается стрелкой. У насоса левого вращения (если смотреть со стороны крышки) веду­щая вал-шестерня вращается против часовой стрелки, а сторона вса­сывания находится справа. Насос правого, вращения отличается от насоса левого вращения направлением вращения ведущей шестерни и ее расположением.

При замене насоса, если новый и заменяемый насосы отличаются направлением вращения, нельзя изменять направление входа и выхода жидкости в насос. Всасы­вающий патрубок насоса (большого диаметра) всегда должен быть соединен с баком. В противном случае уплотнение ведущей шестерни окажется под высоким давлением и будет выведено из строя.

При необходимости насос левого вращения можно переоборудовать в насос Правого вращения. Для того чтобы собрать насос правого вращения (рис. 62, а, б), необходимо снять крышку, вынуть из корпуса передние втулки /, 2 в сборе с пружин­ными шплинтами 4, повернуть на 180° и установить на место. При этом линия стыка втулок будет повернута, как показано на рис. 62. Затем ведущую и ведомую шестерни меняют местами и вставляют их цапфы в прежние втулки. Передние втулки перестав­ляют точно так же, как и задние. После этого устанавливают на то же место разгрузочную пластину 7 (см. рис. 61) с уплотнительным кольцом 8, а затем крыш предварительно повернутую на 180°.

Насосы НШ-32 и НШ-46 унифицированы по конструкции, их стержни отличаются только длиной зуба, что определяет рабочий объем насосов.

Насосы НШУ (индекс У означает «унифицированные») отличаются от НШ следующими особенностями. Вместо разгрузочной пластины и кольца 8 устанавливается сплошная резиновая пластина 12 (рис. (Зажатая между крышкой 3 и корпусом 1. В месте прохода цапф втулок в пластине 12 выполнены отверстия, в которые устанавливаются уплотнительные кольца 13 с прилегающими к крышке тонкими стальными шайбами. На приле­гающих к шестерням торцах втулок выполнены дугообраз­ные каналы 14. Направляющие пружинные шплинты 9 (см. рис. 61) изъяты, а на стороне всасывания в расточку корпуса вставлено сегментообразное ре­зиновое уплотнение 15 (см. рис. 63) и алюминиевый вкладыш 16.

Рис. 62. Сборка втулок насосов НШ:

а - левого вращения, б - правого вра­щения; I, 2 - втулки, 3 - колодец, 4 - шплинт, 5 - корпус

Рис. 63. Шестеренный насос НШУ:

/ - корпус, 3, 4 - шестерни, 9 - крышка 5, 6 - втулки, 7, 9, 13 - кольца, 8 - манжета, 10 - болт, // - шайба, 12 - пластин 14 - каналы втулок, 15 - уплотнение. 16 - вкладыши; А - пространство под крышкой насоса

При работе насоса НШУ масло из камеры нагнетания поступает в пространство над передними втулками и стремится прижать эти втулки к торцам шестерен. Одновременно со стороны зубьев на втулка действует давление масла, попадающего в дугообразные каналы 14 в результате действия давления на втулки шестерни находятся и время работы насоса под некоторым усилием, направленным от крышки в глубь корпуса насоса. Такая конструкция обеспечивает автоматический поджим, а следовательно, торцовый износ шестерен и втулок и влияет на уплотняющие свойства пластины 12. Резиновое уплотнение 15 необходимо для того, чтобы масло из пространства над втулками не проникало в полость всасывания.

На ряде моделей погрузчиков применяются насосы НШ-67К и HUJ -100 K (рис. 64). Эти насосы состоят из корпуса /, крышки 2, поджимной 7 и подшипниковой 5 обойм, ведомой 3 и ведущей 4 шестерен, центрирующей втулки, уплотне­ний и крепежных изделий.

Рис. 64. Гидронасос НШ-67К(НШ-100К):

/ - корпус, 2 - крышка, 3, 4- шестерни, 5, 7, - обоймы, 6. 11, 14, 15 - манжеты, 8 - болт, 9 - шайба, 10 - кольцо, 12 - пластина, I 3 - платики

Подшипниковая обойма 5 выполнена в виде полуцилинд­ра с четырьмя подшипниковыми гнездами, в которой размещают­ся ведомая 3 и ведущая 4 шес­терни. Поджимная обойма 7 обе­спечивает радиальное уплотне­ние, она опирается на цапфы шестерен опорными поверхно­стями. Для радиального уплот­нения служит также манжета 13, в которой создается усилие поджима обоймы к зубьям ше­стерни. Опорная пластина 12 предназначена для перекрытия зазора между корпусом и поджимной обоймой. Поджимная обойма 7 компенсирует ради­альный зазор между собствен­ной уплотняющей поверхностью и зубьями шестерен по мере износа опорных поверхностей.

По торцам шестерни уплот­няются с помощью двух платиков 13, которые поднимаются усилием от давления в полости, уплотненной манжетами 14. Уси­лие, создаваемое в камерах поджимной обоймы, уплотненных манжетами 15, уравновешивает обойму 7 от усилия, которое передается из камер через ман­жеты 14. Приводной вал уплотняется с помощью манжет, которые удерживаются в корпусе опорным и стопорным кольцами. Качающий элемент (шестерни в сборе с обоймами и платиками) фиксируется от поворота в корпусе центрирующей втулкой.

Кольцо 10 уплотняет разъем между корпусом и крышкой, соеди­ненных между собой болтами.

Исправная работа и долговечность насосов обеспечиваются соблюдением правил технической эксплуатации.

В гидросистему необходимо заливать чистое масло надлежащего качества и соот­ветствующей марки, рекомендуемое для данного насоса при работе в заданном температурном интервале; следить за исправностью фильтров и требуемым уровнем масленом в баке. В холодное время года нельзя сразу включать насос на рабочую нагрузку.

Необходимо дать насосу поработать на холостом ходу в течение 10-15 мин на средних оборотах двигателя. За это время рабочая жидкость прогреется и гидросистема будет готова к работе. Не допускается при прогреве давать насосу максимальные обороты.

Для насоса опасна кавитация - местное выделение из жидкости газов и парс

(вскипание жидкости) с последующим разрушением выделившихся парогазовых пузырьков, сопровождающееся местными гидравлическими микроударами высокой частоты и «забросами» давления. Кавитация вызывает механические повреждения в насосе и может вывести насос из строя. Чтобы предотвратить кавитацию, необхо­димо устранять причины, которые могут ее вызвать: вспенивание масла в баке, которое вызывает разрежение в полости всасывания насоса, подсос воздуха во всасывающую полость насоса через уплотнение вала, засорение фильтра во всасывающей магистрали насоса, что ухудшает условия заполнения его камер, отделение воздуха от жидкости в приемных фильтрах (в результате жидкость в баке насыщается пузырьками воздуха и эта смесь всасывается насосом), высокую степень разрежения во всасывающей магистрали по следующим причинам: высокая скорость жидкости, большая вязкость и увеличенная высота подъема жидкости,

Работа насоса во многом зависит от вязкости применяемой рабочей жидкости. Выделяют три режима работы, зависящие от вязкости Режим скольжения характеризуется значительными объемными потерями за счет внутренних перетечек и наружных утечек, которые с увеличением вязкости уменьшаются. В этом режиме резко умень­шается объемный КПД насоса, например, у насоса НШ-32 при вяз­кости 10 сСт он составляет 0,74-0,8, у НПА - 0,64-0,95. Режим устойчивой работы характеризуется стабильностью объемного КПД в определенном диапазоне вязкости, ограничиваемом верхним преде­лом вязкости, при котором рабочие камеры насоса заполняются полностью. Режим срыва подачи - нарушение работы из-за недостаточного заполнения рабочих камер.

Шестеренные насосы характеризуются наиболее широким диапазоном устойчивой работы в зависимости от вязкости. Это свойство насосов сделало эффективным их применение на машинах, работаю­щих на открытом воздухе, где в зависимости от времени года и дня температура окружающего воздуха меняется в значительных преде­лах.

Вследствие износа шестеренных насосов ухудшаются их характеристики. Насос не развивает требуемого рабочего давления и уменьшает подачу. В насосах НШ из-за износа торцовых сопрягающихся поверхностей втулок уменьшается натяг уплотнительного кольца, охватывающего разгрузочную пластину. Это приводит к циркуляции масла внутри насоса и уменьшению его подачи. Такие же последствия имеет перекос шестерен и втулок в комплексе в вертикальной плоскости вследствие неравномерного износа втулок со стороны всасывающей полости насоса.

Шиберный насос (рис. 65) применяется на некоторых мо­делях погрузчиков для привода гидроусилителя руля, при этом используется насос гидроусилителя руля автомобиля ЗИЛ-130. Ро­тор 10 насоса, свободно сидящий на шлицах вала 7, имеет пазы, в ко­торых перемещаются шиберы 22. Рабочая поверхность статора 9, прикрепленного к корпусу 4 насоса, имеет овальную форму, за счет чего обеспечиваются два цикла всасывания и нагнетания за один оборот вала. Распределительный диск // в полости крышки 12 при. жимается давлением масла, поступающего в полость из зоны нагне­тания. В зоны всасывания масло подается с обеих сторон ротора через два окна в торце корпуса.

Поршневые насосы и гидромоторы изготовляют различных типов и назначения, в зависимости от расположения поршней по отношению к оси блока цилиндров или оси вала они подразделяются на аксиально-поршневые и радиально-поршневые. Оба типа могут работать и насосами, и гидромоторами. Поршневой гидромотор (насос), у которого оси поршней параллельны оси блока цилиндров или составляют с ней углы не более 40°, называется аксиально-поршневым. Радиально-поршневой гидромотор имеет оси поршней, перпендикулярные оси блока цилиндров или распо­ложенные под углом не более 45°,

Аксиально-поршневые моторы выполняют с наклонным блоком (рис. 66, а), в них движение осуществляется благодаря углу между осью блока цилиндров и осью выходного звена либо с наклонной шай­бой (рис. 66, б), когда движение выходного звена осуществляется благодаря связи (контакту) поршней с плоским торцом диска, наклоненным к оси блока цилиндров.

Гидромоторы с наклонной шайбой изготовляют, как правило нерегулируемыми (с постоянным рабочим объемом), а гидромоторы (насосы) с наклонным блоком - нерегулируемыми или регулируемыми (с переменным рабочим объемом). Рабочий объем регулирую изменением угла наклона блока. Когда торцы блока цилиндров) шайбы параллельны, поршни не движутся в цилиндрах и подача на coca прекращается, при наибольшем угле наклона - подача максимальная.

б) г)

Рис. 66. Поршневые гидромоторы:

а - аксиально-поршневой с наклонным блоком, б - тоже, с наклон­ной шайбой. 9 - радиально-поршневой кулачковый, г - то же. кривошипно-шатунный; / - блок. 2 - шатун. 3 - поршень, 4 - ротор, 5- корпус, 6 - шайба

Радиально-поршневые гидромоторы выполняются кулачковыми и кривошипными. В кулачковых (рис. 66, в) передача движения от порш­ней к выходному звену осуществляется кулачковым механизмом, в кривошипно-шатунных (рис. 66, г) - кривошипно-шатунным меха­низмом.

Гидроцилиндры по назначению делятся на основные и вспомога­тельные. Основные гидроцилиндры - составная часть исполнитель­ного механизма, его двигатель, а вспомогательные обеспечивают ра­боту системы управления, контроля или приводят в действие вспомо­гательные устройства.

Различают цилиндры одностороннего действия - плунжерные и двустороннего действия - поршневые (табл. 4). У первых - выдвижение входного звена (плунжера) происходит за счет напора рабочей жидкости, а движение в противоположную сторону - за счет усилия пружины или силы тяжести, у второго - движение выходного звена; (штока) в обе стороны производится напором рабочей жидкости.

Плунжерный цилиндр (рис. 67) применяется для при­ведения в действие» грузоподъемника. Он состоит из сварного кор­пуса 2, плунжера 3, втулки 6, гайки 8 и уплотнительных элементов, манжеты, уплотнительного 5 и грязесъемных колец.

Втулка 6 служит направляющей плунжера и одновременно огра­ничивает его ход вверх. Она закреплена в корпусе с помощью гайки 8. Манжета уплотняет сопряжение плунжера и втулки, а кольцо 5 - сопряжение втулки и корпуса. К плунжеру с помощью шпильки 10 крепится траверса. Периодически в цилиндре накапливается воздух. Для его выпуска в ат­мосферу служит пробка 4. Поверхность плун­жера имеет высокую чистоту обработки. Для того чтобы она не повреждалась при работе, устанавливают грязесъемное кольцо, чтобы пыль и абразивные частицы не попадали в сопряжение плунжера 3 и втулки 6; втулку 6 изготовляют из чугуна, чтобы не задирался стальной плунжер; цилиндр опирают на под­вижную и неподвижную части грузоподъем­ника через сферические поверхности, чтобы исключались изгибающие нагрузки.

Рис. 67, Плунжерный ци­линдр:

/ - штифт, 2 - корпус; 3 - плунжер, 4 - пробка, 5, 9 - кольца, 6 - втулка,-7 - уплотнительное устрой­ство, 8 - гайка, 10- шпилька

Масло в цилиндр подводится через шту­цер внизу корпуса 2. При крайнем верхнем положении плунжер 3 упирается буртом во втулку 6.

Поршневые цилиндры (рис. 68) имеют разнообразные конструкции. Напри­мер, цилиндр наклона вил погрузчика со­стоит из корпуса 12, включающего гильзу и приваренное к ней днище штока // с порш­нем 14 и уплотнительными кольцами 13. Поршень 14 закреплен на хвостовике штока 11 с помощью гайки 3 со шплинтом 2. На хвостовике выполнена канавка под уплотни­тельное кольцо 4. Спереди в цилиндре раз­мещается головка 5 цилиндра с втулкой. Шток в головке имеет уплотнение в виде манжеты 9 с упорным кольцом 10. Головка закрепляется в цилиндре резьбовой крыш­кой 6 с грязесъемником 7.

Необходимым условием работы гидравлического цилиндра яв­ляется герметизация штока (плунжера) в месте его выхода из корпуса цилиндра, а в поршневом цилиндре - герметизация штоковой и поршневой полостей. В большинстве конструкций для герметизации используются стандартные резиновые кольца и манжеты. Неподвиж­ное уплотнение осуществляется с помощью резиновых колец круглого сечения.

На поршнях устанавливаются в качестве уплотнителей резиновые кольца круглого сечения или манжеты. Срок службы круглого кольца значительно увеличивается, если его устанавливают в комплекте с одним (для одностороннего уплотнения) или с двумя (для двусторон­него уплотнения) тефлоновыми кольцами прямоугольного сечения.

В штоковых крышках устанавливается одно или два уплотнителя, а также грязесъемник для очистки штока при втягивании в цилиндр. Пластмассовые уплотнения при меньших габаритных размерах имеют в сравнении с резиновыми значительно больший срок службы.

Рис. 68. Поршневой цилиндр:

1 - заглушка, 2 - шплинт, 3 - гайка, 4, 10, 13 - кольца. S - головка цилиндра, 6 - крышка, 7 - грязесъемник, 8 - масленка. 9 - манжета, // - шток, 12 - кор­пус, 14 - поршень

При технической эксплуатации гидроцилиндров следует соблюдать следующие основные правила. При работе не допускать попадания на рабочую поверхность штока грязи и предохранять эту поверхность от механических повреждений; даже царапина нарушает герметичность цилиндра.

Если машина долго стояла с открытой рабочей поверхностью штока, то перед работой очищают шток мягкой тряпкой, смоченной в масле или керосине.

Нарушение герметичности между поршневой и штоковой полостями в то время, когда цилиндр находится под значительной нагрузкой, может привести к поврежде­нию корпуса или вырыву штоковой крышки из-за штокового эффекта,

Перепад давления, возникающий при заданном расходе, при в котором клапан перемещается, дросселируя поток, определяется настройкой пружины с помощью гайки. Чем больше затянута пружина тем при большем грузе сработает клапан. Пружина регулируется так чтобы обеспечивалось устойчивое опускание грузоподъемника без груза.

Установка обратно-дросселирующего клапана обеспечивает постоянную скорость опускания, но не исключает опускания груза и потере жидкости при внезапном обрыве подводящей гидролинии, что является недостатком описанной конструкции. Возможность регулирования скорости опускания путем изменения подачи насоса реализуется yc тановкой блока клапанов цилиндра подъема, который закрепляете непосредственно на цилиндре.

Блок клапанов выполняет четыре функции: пропускает весь поток жидкости в цилиндр при минимальном сопротивлении и запирает жидкость в цилиндре при нейтральном положении золотника распределителя и при повреждении подводящей гидролинии регулирует выходящий из цилиндра поток жидкости с помощью управляемого дроссельного клапана, при этом расход из цилиндра пропорционален производительности насоса; обеспечивает аварийный спуск груза при отказе гидропривода (гидронасоса, трубопроводов) у двигателя.

Блок клапанов (рис. 74) состоит из корпуса 10, в котором разме­щены обратный клапан 4 со стержнем 5 и пружиной 6, управляемый клапан / с пружиной 2, штуцеры 3 и 9, крышки, седла клапанов и уплотнения. В штуцере 9 закреплена гайка-демпфер с калиброван­ным отверстием.

Включением распределителя на подъем жидкость через штуцер 3 направляется к торцу клапана 4, сжимая пружину силой давления, открывает его и поступает в полость А цилиндра. Усилием пружины 2 клапан / плотно прижат к седлу. В полости Б давление отсутствует.

Рис. 74. Блок клапанов:

1,4 - клапаны, 2, 6 - пружины. 3,9 - штуцеры. 5 - стержень, 7 - контргайка; 8 - колпак, 10 - корпус

В нейтральном положении золотника распределителя давлением на­ходящейся в цилиндре жидкости и усилием пружины клапан 4 плотно прижат к седлу; также прижат к своему седлу клапан / пружиной 2, исключая утечку жидкости из цилиндра. Включением распределителя на опускание напорная гидролиния от насоса соединяется с поло­стью Б и через дроссельную шайбу со сливом В, а полость Д сооб­щается со сливом. Чем выше производительность насоса, тем большее Давление создается в полости Б, так как возрастает перепад давления На дроссельной шайбе. Давлением жидкости клапан / перемещается влево, сообщая полость А с полостью Д, и жидкость через кольцевой зазор перепускается в бак.

При перемещении клапана увеличиваются сжатие пружины и давление в полости В, поскольку гидравлическое сопротивление сливной

магистрали растет с увеличением расхода пропорционально открыл клапана, и уравновешивается давление в полости Б. Движение клапана также уменьшится, и клапан переместится направо под действием пружины 2 и давления в полости В, перекрыв частично кольцевую щель. Если при этом уменьшить подачу насоса и тем самым давление перед гайкой-демпфером, то давление в полости Б также уменьшится и усилием пружины 2 клапан переместится направо, перекрыв частично кольцевую щель.

Плавная и надежная работа управляемого клапана обеспечивается подбор пружины 2, диаметром клапана 1 и углом его конусной части, объемом полости и диаметром калиброванного отверстия в гайке-демпфере. В этой связи какое-либо изменение управляемого клапана недопустимо, так как может привести к нарушений его правильной работы, например, к возникновению автоколебаний, что сопровождается ударами клапана о седло и шумом.

При отказе привода аварийный спуск подъемника производится в такой последовательности: рукоятку распределителя устанавливают в нейтральное положена снимают защитный колпак 8; стержень 5 удерживают от проворота, вставив в прорезь отвертку и отвернув контргайку 7; стержень 5 поворачивают отверткой против часовой стрелки на 3-4 оборота (считая обороты по прорези); рукоятку распределителе устанавливают в положение «спуск» и опускают грузоподъемник. Если грузоподъемник не опускается, то рукоятку распределителя устанавливают в нейтральное положение и дополнительно отвертывают стержень 5.

После спуска стержень необходимо вернуть в исходное положение вращение по часовой стрелке и установить на место контргайку и защитный колпачок.

Если при установке рукоятки распределителя в нейтральное положение груз опускается под действием силы тяжести, то это свидетельствует о неполном закрытии клапанов. Причинами могут быть: негерметичность в месте сопряжения седел с конусными поверхностями из-за попадания твердых частиц; заедание одного из клапанов в результате попадания твердых частиц в зазор между корпусом и клапанами; управляемый клапан не упирается в седло из-за засорения калиброванного отверстия в гайке-демпфере (жидкость в полости Б оказывается запертой).

Если при перемещении рукоятки в положение «спуск» грузоподъемник не опу c кается, то это свидетельствует о засорении калиброванного отверстия.

Для обеспечения безопасности при изменении наклона грузоподъемника в гидролиниях к цилиндрам наклона устанавливаются дросселирегулируемый дроссель с обратным клапаном. Последний устанавливается в гидролинии к поршневой полости цилиндра наклона.

Дроссель с обратным клапаном (рис. - 75) состоит из корпуса. в котором размещается клапан 7, пружина 6, гайка 5, плунжер с уплотнением 2, гайка 4 и контргайка. При наклоне грузоподъемника назад жидкость проходит в цилиндр через обратный клапан 7, при обратном ходе жидкость из полости цилиндра вытесняется на слив через кольцевой зазор между боковым отверстием корпуса и конусов плунжера и наклонное отверстие в корпусе. Вращением гайки устанавливается зазор, обеспечивающий безопасную скорость наклона грузоподъемника вперед.

На погрузчиках обычно для привода рабочего оборудования гидроусилителя руля используются два отдельных насоса. В случае использования одного насоса для питания потребителей в гидросистеме устанавливается делитель потока. Он предназначен для деления потока жидкости на привод рабочего оборудования и на гидроусилитель, при этом должна быть обеспечена постоянная скорость поворота колес при различной подаче насоса.

Делитель потока (рис. 76) имеет корпус 1 с полым плунжером 5, предохранительным клапаном 4, пружиной 2, пробкой 3 и штуце­ром 7. В плунжере закреплена диафрагма 6 с отверстием. От насоса жидкость поступает в полость А и через отверстие в диа­фрагме в полость Б к гидро­усилителю (или гидрорулю). Диаметр отверстия в диа­фрагме выбран так, что в по­лость Б поступает 15 л/мин на малых оборотах двигателя. С возрастанием производи­тельности насоса давление в полости А возрастает, плун­жер 5 поднимается, сжимая пружину 2, и через боковые отверстия в плунжере часть потока жидкости поступает в распределитель. Одновремен­но возрастает поток жидко­сти в полость Б, давление в ней возрастает и излишек жидкости через предохрани­тельный клапан 4 направляет­ся в полость В и далее в бак. Перемещение плунжера 5 и работа клапана 4 обеспечивают постоянство расхода жидкости на питание гидроусилителя.

Рис. 75. Дроссель с обратным клапаном:

/ - корпус, 2 - уплотнение, 3 - плунжер,

4, 5 - гайка, 6 - пружина, 7 - клапан

Рис. 76. Делитель потока:

/ - корпус. 2 - пружина. 3 - пробка, 4 - кла­пан, 5 - плунжер, 6 - диафрагма, 7 - штуцер; А, Б, В, Д - полости

В других конструкциях делителей вместо диафрагмы с отверстием устанавливается регулируемый дроссель.

Поворотом рукоятки клапана сифон соединяется с атмосфер предотвращая вытекание жидкости из бака под действием силы тяжести.

Если клапан открыть и запустить насос, то жидкость вспенится насос будет работать с шумом и не развивать давление в гидросистеме. Поэтому следует всегда перед началом работы, перед запуском двигателя проверить закрытие клапана.

Запорный кран устанавливается в гидросистеме погрузчика для отсоединения манометра. Для замера давления необходим отвернуть кран на один-два оборота, после замера следует выключить распределитель и завернуть кран. Работа с включенным постоянно манометром не допускается.

ГИДРОБАКИ, ФИЛЬТРЫ, ТРУБОПРОВОДЫ

Гидробак предназначен для размещения и охлаждения рабочей жидкости гидросистемы. Его объем в зависимости от подачи насосом и объема гидроцилиндров равен 1-3-минутной подаче насоса. Гидро­бак включает заливную горловину с сетчатым фильтром и клапаном, соединяющим его полость с атмосферой, указатель уровня жидкости спускную пробку. Резервуар бака - сварной, с поперечной перегородкой. Всасывающая и сливная трубки в виде сифонов размещаются с разных сторон перегородки, что позволяет демонтировать подходящие к гидробаку гидролинии, не сливая жидкость. 10-15 % объема бака обычно занимает воздух.

Фильтры служат для очистки рабочей жидкости в гидросистеме.

Фильтры встраиваются в бак или устанавливаются отдельно. Фильтр в заливной горловине гидробака обеспечивает очистку при заправке. Он выполняется из проволочной сетки; его фильтрующие качества характеризуются размером ячейки в свету и площадью проходного сечения ячеек в единице площади поверхности. В некоторых случаях применяют сетчатые фильтры с 2-3 слоями фильтрующих сеток, что повышает эффективность очистки.

На сливной гидролинии отечественных погрузчиков устанавли­вается сливной фильтр с перепускным клапаном (рис. 77). Фильтр состоит из корпуса 6 с крышкой 10 и штуцером 1, в котором на трубке 5 размещены фильтрующие элементы 4 с войлоч­ными кольцами 7 по концам, затянутыми с помощью гайки 16. Сверху трубки закреплен корпус 14 перепускного клапана. Шарик 13 под­жимается пружиной /5, которая удерживается в трубке с помощью скоб 17, 18. Фильтр установлен на сливной гидролинии из гидроуси­лителя руля.

Жидкость попадает на наружную сторону фильтрующих элемен­тов и, пройдя сквозь ячейки элементов и через прорезь в трубке 5, попадает в центральный канал, соединенный со сливной гидролинией. По мере работы гидросистемы фильтрующие элементы загрязняются, сопротивление фильтра возрастает, по достижении давления 0,4 МПа открывается перепускной клапан, и жидкость сливается в бак неочи­щенной. Прохождение жидкости через клапан сопровождается специфическим шумом, что свидетельствует о необходимости очистить фильтр. Очистка производится путем частичной разборки фильтра и промывки фильтрующих элементов. Установка фильтра на сливе из гидроусилителя, работающего при меньшем давлении, не вызывает потерь дав­ления в гидросистеме рабочего оборудования.

На погрузчиках «Балканкар» фильтр устанавливается во всасывающей гидролинии (всасывающий фильтр) и размещается в гидро­баке. Всасывающий фильтр (рис. 78) содержит корпус /,

Рис. 77. Сливной фильтр с пе­репускным клапаном:

/ - штуцер, 2, 7, 11, 12 - кольца, 3 - штифт, 4 - фильтрующий эле­мент, 5 - трубка, 6 - корпус, 8 - колпачок. 9, 15 - пружины, 10 - крышка, 13 - шарик. 14 - корпус, клапана, 16 - гайка, 17, I 8 - скобы

Рис. 78. Всасывающий фильтр:

/ - корпус, 2 - пружина, 3 - крышка, 4 фильтрующий элемент, 5 - клапан

между крышками 3 которого размещен фильтрующий элемент 4. Крышки и элемент прижимаются к корпусу пружиной 2. Фильтрую­щий элемент выполнен из латунной сетки, которая имеет 6400 отвер­стий на 1 см 2 , что обеспечивает точность очистки 0,07 мм. При засоре­нии сетки жидкость засасывается гидронасосом через перепускной клапан 5. Выполненную на заводе-изготовителе настройку перепуск­ного клапана не надо нарушать в эксплуатации - это может вызвать подпор на сливе, если фильтр установлен на сливной гидролинии, или кавитацию гидронасоса, если фильтр установлен во всасываю­щей магистрали.

Трубопроводы гидропривода выполняют из стальных труб, рукавоввысокого и низкого давления (всасывающая гидролиния). Рукава используют для соединения подвижных относительно друг к другу частей гидросистем.

Для монтажа частей трубопроводов служат соединения с внутренним конусом (рис. 79, а). Герметичность соединения обеспечивается плотным контактом поверхности стального шарового ниппеля с конической поверхностью штуцера / с помощью гайки 2. Ниппель приваривается встык к трубе.

Рис. 79. Соединения трубопроводов:

а - с внутренним кольцом, б - с развальцовкой, в - с врезающимся кольцом;

1 - штуцер, 2 - гайка, 3, 5 - ниппели, 4 - труба, 6 - врезающееся кольцо

Трубы небольшого диаметра (6,8 мм) соединяют с развальцовкой (рис. 79, б) или с врезающимся кольцом (рис. 79, в). В первом случае труба 4 прижимается к штуцеру конусным ниппелем 5 с помощь гайки, во втором - уплотнение производится острой кромкой кольца при завинчивании накидной гайки.

При монтаже рукавов их нельзя перегибать в месте заделки, скручивать вдоль их продольной оси. Необходимо предусматривать запас по длине на сокращение длины рукава под действием давления. Рукава не должны касаться подвижных частей машины.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ПОГРУЗЧИКОВ

Принципиальные гидравлические схемы показывают устройстве гидросистем с помощью условных графических обозначений (табл. 5),

Рассмотрим типовую гидравлическую схему погрузчика 4045Р (рис. 80). Она включает две независимые гидросистемы с общим баком 1. Бак оснащен заливочным фильтром 2 с вентиляционным клапаном-суфлером, а идущая из бака всасывающая гидролиния имеет клапан 3 разрыва струи. От общего вала приводятся два гидронасоса малый 5 - для привода гидроусилителя и большой 4 - для привода рабочего оборудования. От большого насоса жидкость подается к моноблочному распределителю, включающему предохранительный клапан и три золотника: один для управления цилиндром подъема, другой - цилиндром наклона, третий - для работы с дополнительный навесным оборудованием. От золотника 6 жидкость через одну гидролинию направляется к блоку 12 клапанов и в полость цилиндра подъема, а через другую параллельно полости управления блока клапанов и в сливную линию через дроссель 13.

Исполнительные гидролинии золотника 7 соединены параллельно с цилиндрами наклона грузоподъемника: одна - с поршневыми полостями, другая - со штоковыми полостями. На входе в полости установлены дроссели. Третий золотник - резервный. 1

При нейтральном положении распределителя жидкость от насоса подается к каждому золотнику распределителя и через открытый канал в золотниках сливается в бак. Если золотник сдвинуть в то или иное рабочее положение, то сливной канал запирается и через открывшийся при этом другой канал жидкость поступает в испол­нительную гидролинию, а противоположная гидролиния сообщается со сливной.

В положении золотника цилиндра подъема «На подъем» жидкость проходит в полость цилиндра через обратный клапан блока клапа­нов и производит подъем грузоподъемника. В указанном и нейтральном положениях золотника обратный ток жидкости исключен, т. е. грузоподъемник не может опуститься. В положении золотника « Ha опускание» напорная линия от насоса сообщается со сливом через дроссель и одновременно поступает в полость управления блока клапанов. При малых оборотах двигателя давление в полости небольшой управляемый клапан откроется немного, из полости цилиндра расход будет небольшим и скорость опускания груза будет ограничена.

Для увеличения скорости опускания необходимо увеличить обороты двигателя, давление перед дросселем возрастет, управляемый, клапан откроется на большую величину и расход из полости цилиндра увеличится.

В гидролиниях к полостям цилиндров наклона установлены дрос­сели, которые ограничивают скорость наклона грузоподъемника.

В гидросистеме погрузчиков «Балканкар» (рис. 81) для привода рабочего оборудования и механизма поворота колес используется

Рис. 80. Гидравлическая схема погрузчика 4045Р:

I - бак, 2 - фильтр, 3 - клапан, 4, 5 - гидронасосы, 6, 7 - золотники. 8 - кран, 9 - манометр. 10, II - цилиндры, 12 - блок клапанов, 13 - дрос­сель, 14, - фильтр, 15 - гидроусилитель

один насос. Рабочая жидкость к насосу поступает из бака / через фильтр 2 с перепускным клапаном и подается к делителю потока, который направляет часть жидкости к гидрорулю 17, а остальной поток - к секционному распределителю //, содержащему четыре зо­лотника и предохранительный клапан 5. От золотника 9 к полости цилиндра подъема 13 через обратнодросселирующий клапан 12 идет одна гидролиния. При подъеме весь поток жидкости направится в полость цилиндра, а при опускании расход лимитируется проходным сечением дросселя. Также через обратнодросселирующий клапан,

Рис. 81. Гидросистема погрузчика «Балканкар»: I

1 - бак, 2 - фильтр. 3 - насос, 4, 5, 10, It , 15 - клапаны, 6-9 - золотники, 11 - распределитель. 13, 14, 16 - цилиндры, 16 - делитель потока, 17 - гидроруль

масло направляется в штоковые полости цилиндров наклона, обеспечивая медленный наклон грузоподъемника вперед с целью обеспечения безопасности.

Золотники б и 7 предназначены для навесного рабочего оборудования. Давление жидкости в исполнительных гидроцилиндрах навесного оборудования регулируется отдельным предохранительным клапаном.

Назначение давления и потока.

При изучении основ гидравлики были использованы следующие термины: сила, передача энергии, работа и мощность. Эти термины используются при описании взаимоотношения давления и потока. Давление и поток - два основных параметра каждой гидравлической системы. Давление и поток взаимосвязаны, но выполняют разную работу. Давление сжимает или прикладывает усилие. Поток двигает предметы Водяной пистолет является хорошим примером давления и потока в применении. Нажатие на спусковой крючок создаёт давление внутри водяного пистолета. Вода под давлением вылетает из водяного пистолета и таким образом сбивает деревянного солдатика.

Что такое давление?

Давайте подумаем, как и почему создаётся давление. Текучая среда (газ и жидкость) стремится к расширению или происходит сопротивление при их сжатии. Это и есть давление. Когда вы накачиваете шину, вы создаёте в шине давление. Вы закачиваете в шину воздух больше и больше. Когда шина полностью наполнена воздухом, происходит нажатие на стенки шины. Такое нажатие является видом давления. Воздух является видом газа и может быть сжат. Сжатый воздух давит на стенки шины с одинаковой силой в каждой точке. Жидкость находится под давлением. Основное отличие состоит в том, что газы могут сжиматься в болы.

Одинаковая сила в каждой точке

Давление в сжатой жидкости

Если вы нажмёте на сжатую жидкость, возникнет давление. Так же как и в случае с шиной, давление одинаково в каждой точке бочки, содержащей жидкость. Если давление слишком велико, бочка может сломаться. Бочка сломается в слабом месте, а не там, где больше давление, потому что давление одинаково в каждой точке.

Жидкость почти не сжимается

Сжатая жидкость удобна при передаче силы по трубам, на изгибе, вверх, вниз, потому что жидкости почти несжимаемы и передача энергии происходит немедленно.

Многие гидравлические системы используют масло. Это потому, что масло почти не сжимается. В тоже время, масло может использовать в качестве смазки.

Закон Паскаля: Давление, производимое внешними силами на поверхность жидкости или газа, передаётся по всем направлениям без изменения.

Секция 2

Отношение давление и силы

По закону Паскаля, отношение между давлением и силой выражается формулами:

F = P / S, где P - давление, F - сила, S - площадь

Гидравлический рычаг

На модели поршня, показанной на рисунке ниже, можно увидеть пример уравновешивания различного веса через гидравлический рычаг. Паскаль открыл, как видно на этом примере, что малый вес малого поршня уравновешивает большой вес большого поршня, доказывая, что площадь поршня пропорционально весу. Это открытие применительно к сжимаемой жидкости. Причина, почему это возможно, это то, что жидкость всегда действует с равной силой на равную площадь.

На рисунке изображён груз 2 кг и груз 100 кг. Площадь одного груза, весом 2 кг - 1см?, давление составляет 2 кг/см?. Площадь другогогруза, весом 100 кг - 50 см?, давление составляет 2 кг/см?. Два веса уравновешивают друг друга.

Механический рычаг

Та же ситуация может быть проиллюстрирована на примере механического рычага на рисунке ниже.

Кот весом 1 кг сидит на расстоянии 5 метров от центра тяжести рычага и уравновешивает кота весом 5 кг на расстоянии 1 метра от центра тяжести, подобно грузу на примере гидравлического рычага.

Преобразование энергии гидравлического рычага

Важно помнить, что жидкость действует равной силой на равную площадь. При работе это очень сильно помогает.

Имеется два цилиндра одинакового размера. Когда мы нажимаем на один поршень с усилием 10 кг, другой поршень выдавливается с усилием 10 кг, потому что площадь каждого цилиндра одинаковая. Если площади разные, силы тоже разные.

Например, допустим, что большой поршень имеет площадь 50 см?, а маленький поршень имеет площадь 1 см?, при усилии в 10 кг на маленький поршень происходит воздействие 10 кг/см? на каждую часть большого клапана согласно закона Паскаля, поэтому большой поршень получает общую силу 500 кг. Мы используем давление для передачи энергии и выполнения работы.

Имеется важный пункт при преобразовании энергии, а именно, отношение между силой и расстоянием. Вспомни, на механическом рычаге, малый вес требует длинный рычаг для достижения равновесия. Для того, чтобы поднять кота весом 5 кг на 10 см, кот весом 1 кг должен опустить рычаг на 50 см вниз.

Давайте посмотрим на рисунок гидравлического рычага снова и подумаем о ходе малого поршня. Ход малого поршня 50 см необходим для передачи достаточного количества жидкости для передвижения поршня большого цилиндра на 1 см.

Секция 3

Поток создаёт движение

Что такое поток?

При разнице давления в двух точках гидравлической системы, жидкость стремится к точке с наименьшим давлением. Такое движение жидкости называется потоком.

Здесь приведены несколько примеров потока. Вода в городском водопроводе создаёт давление. Когда мы поворачиваем кран, то за счёт разности давления из крана течёт вода.

В гидравлической системе поток создаёт насос. Насос создаёт непрерывный поток.

Скорость и величина потока

Скорость и величина потока используются для измерения потока.

Скорость показывает расстояние, пройденное за определённый промежуток времени.

Величина потока показывает, сколько жидкости протекает через определённую точку за данный момент времени.

Величина потока, лит./мин.

Величина потока и скорость

В гидравлическом цилиндре легко рассмотреть отношение между величиной потока и скоростью.

Во первых, мы должны подумать об объёме цилиндра, который мы должны заполнить и затем подумать о ходе поршня.

На рисунке показан цилиндр А длинной 2 метра и объёмом 10 литров и цилиндр В длинной 1 метр и объёмом 10 литров. Если закачать 10 литров жидкости в минуту в каждый цилиндр, полный ход обоих поршней длится 1 минуту. Поршень цилиндра А двигается в два раза быстрее, чем цилиндра В. Это происходит потому, что поршень должен пройти расстояние в два раза больше за один и тот же промежуток времени.

Это значит, что цилиндр с меньшим диаметром двигается быстрее, чем цилиндр с большим диаметром при одинаковой скорости потока для обоих цилиндров. Если мы увеличим скорость потока до 20 л/мин, обе камеры цилиндра наполнятся в два раза быстрее. Скорость поршня должна увеличиться в два раза.

Таким образом, мы имеем два пути увеличения скорости цилиндра. Один путём уменьшения размера цилиндра и другой за счёт увеличения скорости потока.

Скорость цилиндра, таким образом, пропорциональна скорости потока и обратно пропорционально площади поршня.

Давление и сила

Создание давления

Если вы надавите на пробку в бочке, заполненную жидкостью, пробка будет остановлена жидкостью. При нажатии, жидкость под давлением давит на стенки бочки. При чрезмерном нажатии возможен разрыв бочки.

Путь наименьшего сопротивления

Если имеется бочка с водой и отверстием. При нажатии на крышку сверху, вода вытекает из отверстия. Вода, проходя через отверстие, не встречает сопротивления.

Когда сила прикладывается к сжатой жидкости, жидкость ищет путь наименьшего сопротивления.

Неисправности оборудования, использующие давление масла.

Вышеописанные характеристики гидравлических жидкостей являются полезными для гидравлического оборудования, но также являются источником многих неисправностей. Например, если произошла течь в системе, гидравлическая жидкость будет вытекать, так как ищет путь наименьшего сопротивления. Типичными примерами является течь ослабленных соединений и уплотнений.

Естественное давление

Мы разговаривали про давление и поток, но часто давление существует без потока.

Сила тяжести является хорошим примером. Если мы имеем три взаимосвязанных резервуара разного уровня, как показано на рисунке, сила тяжести сохраняет жидкости во всех резервуарах на одном уровне. Это другой принцип, который мы можем использовать в гидравлической системе.

Масса жидкости

Масса жидкости также создаёт давление. Дайвер, который ныряет в море, скажет, что он не может нырять слишком глубоко. Если дайвер опустится слишком глубоко, давление раздавит его. Это давление создаётся массой воды. Таким образом, мы имеем вид давления, которое появляется самостоятельно от веса воды.

Давление возрастает пропорционально глубине и мы можем точно измерить давление на глубине. На рисунке изображена квадратная колонна с водой высотой 10 метров. Известно, что один кубический метр воды весит 1000 кг. При увеличении высоты колонны до 10 метров, вес колонны увеличится до 10000 кг. На дне образуется один квадратный метр. Таким образом вес распределяется на 10000 квадратных сантиметров. Если мы разделим 10000 кг на 10000 квадратных сантиметров, то получится, что давление на этой глубине составляет 1 кг на 1 квадратный сантиметр

Значение силы тяжести

Под действием силы тяжести масло попадает из бака к насосу. Масло не всасывается насосом, как думают многие люди. Насос служит для подачи масла. Что обычно понимают под всасыванием насоса, обозначает подачу масла к насосу под действием силы тяжести.

Масло к насосу поступает под действием силы тяжести.

Что вызывает давление?

Когда давление смешивается с потоком, мы имеем гидравлическую силу. Откуда поступает давление в гидравлическую систему. Часть - это результат силы тяжести, но откуда берётся остальное давление.

Большая часть давления появляется от воздействия нагрузки. На рисунке ниже, насос подаёт масло непрерывно. Масло из насоса находит путь наименьшего сопротивления и направляется через шланг к рабочему цилиндру. Вес нагрузки создаёт давление, величина которого зависит от веса.

Гидравлическая сила рабочего цилиндра

(1) Закон инертности говорит о том, что свойство тела сохранять своё состояние покоя или прямолинейного равномерного движения, пока какая-либо внешняя сила не выведет его из этого состояния. Это одна причина, почему поршень рабочего цилиндра не двигается

(2) Другая причина, почему поршень не двигается это нахождение на нём груза.

Поток

Ранее мы говорили, что поток совершает работу и двигает предметы. Имеется другой ключевой момент - Каким образом скорость потока относится к работе гидравлической системы?

Ответом является то, что скорость потока постоянная,

Возрастающая скорость потока создаёт высокую скорость

Многие люди думают, что возрастающее давление повышает скорость, но это не правда. Вы не можете заставить двигаться поршень быстрее, повысив давление. Если вы хотите заставить двигаться поршень быстрее, вы должны повысить скорость потока.

Давление в параллельном соединении

Имеется три различных груза, соединённых параллельно в одной гидравлической системе, как показано на рисунке ниже. Масло, как обычно, ищет путь наименьшего сопротивления. Это значит, что самый лёгкий груз поднимется первым, потому что цилиндру В понадобится наименьшее давление. Когда самый лёгкий груз поднимется, давление возрастёт, чтобы поднять следующий по весу груз из оставшихся. Когда цилиндр А достигнет окончания хода, давление возрастёт, чтобы поднять самый тяжёлый груз. Цилиндр С поднимется последним.

(3) Когда насос начинает давить на цилиндр, рабочий поршень и груз оказывают сопротивление потоку масла. Таким образом, давление возрастает. Когда это давление преодолевает сопротивление поршня, поршень начинает движение.

(4) Когда поршень двигается вверх, он поднимает груз. Давление и поток используются вместе для выполнения работы. Это гидравлическая сила в действии.

При закрытие предохранительного клапана, скорость не возрастает

Здесь приведена одна распространённая ошибка при поиске неисправности в гидравлической системе. Когда скорость цилиндра падает, некоторые механики сразу направляются к предохранительному клапану, потому что они думают, что повышение давления увеличит рабочую скорость. Они стараются уменьшить настройки предохранительного клапана, что предполагается повысит максимальное давление в системе. Такие изменения не приводят к увеличению скорости действия. Предохранительный клапан служит для защиты гидравлической системы от чрезмерного давления. Параметры давления никогда не должны быть выше величины установленного давления. Вместо повышения установок давления, механики должны искать другие причины неисправности системы.

Заключение

Сейчас вы имеете знания основ теории гидравлики. Вы знаете, что Закон Паскаля говорит о том, что давление, производимое внешними силами на поверхность жидкости или газа, передаётся по всем направлениям без изменений.

Вы также узнали, что гидравлическая жидкость под давлением стремится по пути наименьшего сопротивления. Это хорошо, когда работает для нас и плохо, когда вызывает течь в системе. Вы видели, как мы можем использовать малый вес на одном цилиндре для движения большого веса на другом цилиндре. В данном случае, ход поршня малого груза больше. Также вы получили чёткое понимание взаимоотношения давления и силы, скорости потока и скорости и конечно давления и потока.

Гидравлические механизмы

Гидравлические системы

Гидравлические системы используются для передачи механической энергии с одного места в другое. Это происходит через использование энергии давления. Гидравлический насос приводится в действие механической энергией. Механическая энергия преобразуется в энергию давления и кинетическую энергию гидравлической жидкости и затем снова преобразуется в механическую энергию для выполнения работы.

Значение преобразования энергии

Энергия, которая передаётся в гидравлическую систему, преобразуется из механической энергии двигателя, которая приводит в действие гидравлический насос. Насос преобразует механическую энергию в поток жидкости, преобразуя механическую энергию в энергию давления и кинетическую энергию. Поток жидкости передаётся через гидравлическую систему и направляется к приводам цилиндров и моторов. Энергия давления и кинетическая энергия жидкости вызывает движение привода. При этом движении происходит ещё одно преобразование в механическую энергию.

Как это работает в гидравлическом экскаваторе.

В гидравлических экскаваторах, первичная механическая энергия двигателя приводит в действие гидравлический насос. Насос направляет поток масла в гидравлическую систему. При движении привода под действием давления масла происходит ещё раз преобразование в механическую энергию. Стрела экскаватора может подниматься или опускаться, производится движение ковша и т.д.

Гидравлика и работа

Три элемента работы

Когда имеется какая либо работа, то для выполнения этой работы необходимы определённые условия. Необходимо знать, какая понадобится сила. Вам надо решить, как быстро необходимо произвести работу и вы должны определить направление работы. Это три условия работы: сила, скорость и направление используются в гидравлических терминах, как показано ниже.

Компоненты гидравлической системы

Основные компоненты

Гидравлическая система состоит из многих частей. Основными деталями являются насос и привод. Насос подаёт масло, преобразуя механическую энергию в энергию давления и кинетическую энергию. Привод является частью системы, которая преобразует гидравлическую энергию обратно в механическую энергию для выполнения работы. Другие детали, кроме насоса и привода, необходимы для полной работы гидравлической системы.

Бак: хранение масла

Клапаны: контроль за направлением и величиной потока или ограничение давления

Линии трубопровода: соединение деталей системы

Давайте посмотрим на две простые гидравлические системы.

Пример 1, гидравлический домкрат

Что вы видите на рисунке, называется гидравлический домкрат. Когда вы прилагаете усилие к рычагу, ручной насос подаёт масло в цилиндр. Давление этого масла давит на поршень и поднимает груз. Гидравлический домкрат во многом напоминает гидравлический рычаг Паскаля. Здесь добавлен гидравлический бак. Обратный клапан установлен, чтобы держать масло в баке и цилиндре между ходом поршня.

На верхнем рисунке, давление удерживается, обратный клапан закрыт. Когда ручка насоса тянется вверх, впускной обратный клапан открывается и масло попадает из бака в камеру насоса.

Нижний рисунок показывает открытый запорный клапан для соединения бака и цилиндра, позволяя маслу перетекать в бак, при этом поршень движется вниз.

Пример 2, работа гидравлического цилиндра

1. Во первых, имеется гидравлический бак, заполненный маслом и подсоединённый к насосу.

3. Насос работает и качает масло. Важно понять, что насос перемещает только объём. Объём устанавливает скорость гидравлического действия. Давление создаётся нагрузкой и не создаётся насосом.

4. Шланг от насоса соединён с распределительным клапаном. Масло поступает из насоса к клапану. Работа данного клапана заключается в направлении потока или к цилиндру, или в бак.

5. Следующим шагом является цилиндр, который выполняет фактическую работу. Два шланга от распределительного клапана соединены с цилиндром.

6. Масло из насоса направляется в нижнюю полость поршня через распределительный клапан. Нагрузка вызывает сопротивление потоку, которое в свою очередь создаёт давление.

7. Система выглядит законченной, но это не так. Ещё необходима очень важная деталь. Мы должны знать, как защитить все компоненты от повреждения в случае внезапной перегрузки или другого происшествия. Насос продолжает работать и подавать масло в систему, даже если с системой произошло происшествие.

Если насос подаёт масло и нет возможности для выхода масла, давление возрастает до тех пор, пока какая либо деталь не сломается. Мы устанавливаем предохранительный клапан, чтобы предотвратить это. Обычно он закрыт, но когда давление достигает установленной величины, предохранительный клапан открывается и масло течёт в бак.

8. Бак, насос, распределительный клапан, цилиндр, шланги соединения и предохранительный клапан являются основой гидравлической системы. Все эти детали необходимы.

Теперь мы имеем чёткое представление, как работает гидравлическая система.

Классификация насосов

Что такое насос?

Подобно вашему сердцу, которое прокачивает кровь по вашему телу, насос является сердцем гидравлической системы. Насос - это часть системы, которая качает масло для совершения работы. Как мы писали раньше, гидравлический насос преобразует механическую энергию в энергию давления и кинетическую энергию жидкости.

Что такое гидравлический насос?

Каждый насос создаёт поток. Жидкость перемещается из одного места в другое.

Имеется два типа насосов перемещения.

Насос принудительного действия

Насос не принудительного действия

Водяной круг на рисунке - пример не принудительного насоса. Круг поднимает жидкость и двигает её.

Другой насос принудительного действия. Называется принудительного действия, так как насос нагнетает жидкость и препятствует возврату её назад. Если насос не может это делать, в системе не будет достаточного давления. Сегодня все гидравлические системы используют высокое давление, и таким образом необходимы насосы принудительного действия.

Типы гидравлических насосов

Сегодня на многих машинах установлен один из трёх насосов:

• Шестерёнчатый насос
• Лопастный насос
• Поршневой насос

Все насосы работают по роторно поршневому типу, жидкость приводится в действие вращением детали внутри насоса.

Поршневые насосы делятся на два типа:

Аксиально поршневого типа

Радиально поршневого типа

Насосы аксиально поршневого типа называются так, потому что поршни насоса расположены параллельно оси насоса.

Насосы радиально поршневого типа называются так, потому что поршни расположены перпендикулярно (радиально) оси насоса. Насосы обоих типов совершают возвратно поступательное движение. Поршни двигаются вперёд и назад и используют роторно поршневое движение.

Рабочий объём гидравлического насоса

Рабочий объём, значит объём масла, которое насос может прокачать или переместить в каждом цилиндре. Гидравлические насосы разделяются на два типа:

Фиксированного рабочего объёма

Изменяемого рабочего объёма

Насосы фиксированного рабочего объёма прокачивают одинаковое количество масла за каждый цикл. Чтобы изменить объём такого насоса необходимо изменить скорость насоса.

Нсосы с изменяемым рабочим объёмом могут менять объём масла в зависимости от цикла. Это может быть сделано без изменения скорости. Такие насосы имеют внутренний механизм, который регулирует выходное количество масла. Когда давление в системе падает, объём возрастает, когда давление в системе возрастает, объём уменьшается автоматически.

Мощность

Насос фиксированного рабочего объёма Насос изменяемого рабочего объёма

Конструкция

Классификация привода

Что такое привод?

Привод является частью гидравлической системой, которая производит энергию. Привод преобразует гидравлическую энергию в механическую энергию для совершения работы. Различают линейный и роторный приводы. Гидравлический цилиндр является линейным приводом. Усилие гидравлического цилиндра направлено прямолинейно. Гидравлический мотор является роторным приводом. Выходным усилием является крутящий момент и роторное действие.

Роторный привод

Линейный привод

Гидравлические цилиндры

Гидравлические цилиндры подобно рычагу. Имеется два типа цилиндров.

Цилиндры однократного действия.

Гидравлическая жидкость может двигаться только в один конец цилиндра. Возврат поршня в первоначальное положение достигается действием силы тяжести.

Цилиндры двойного действия.

Гидравлическая жидкость может перемещаться в оба конца цилиндра, поэтому поршень может двигаться в обоих направлениях.

В обоих типах цилиндров, поршень двигается в цилиндре в направлении, в котором жидкость давит на поршень. Различные типы уплотнения используются в поршнях для предотвращения течи.

Цилиндр однократного действия

Цилиндр двойного действия

Гидравлический мотор

Подобно цилиндру, гидравлический мотор является приводом, только роторный привод.

Принцип работы гидравлического мотора прямо противоположный работе гидравлического насоса. Насос нагнетает жидкость и гидравлический мотор работает от этой жидкости. Как мы писали раньше, гидравлический насос преобразует механическую энергию в энергию давления и кинетическую энергию жидкости. Гидравлический мотор преобразует гидравлическую энергию в механическую энергию.

При гидравлическом приводе, насосы и моторы работают вместе. Насосы приводятся в действие механически и нагнетают жидкость в гидравлические моторы.

Моторы приводятся в действие жидкостью от насоса и это движение в свою очередь вращает механические части.

Типы гидравлических моторов

Существует три типа гидравлических моторов и все они имеют внутренние движущиеся части, которые приводятся в действие входящим потоком, их название:

• Шестерёнчатый мотор
• Лопастный мотор
• Поршневой мотор

Рабочий объём и крутящий момент

Наработка мотора называется крутящим моментом. Это сила вращения вала мотора. Крутящий момент это величина измерения силы на единицу длинны, она не включает скорость. Крутящий момент мотора определяется максимальным давлением и объёмом жидкости, которое может переместить во время каждого цикла. Скорость мотора определяется величиной потока. Больше величина потока, быстрее скорость.

Крутящий момент - это сила вращения вала мотора

Крутящий момент равен силе х расстояние

Классификация клапана

Какие бывают клапаны?

Клапаны являются средствами управления в гидравлической системе. Клапаны регулируют давление, направление потока и величину потока в гидравлической системе.

Различают три типа клапанов:

На рисунке ниже можно увидеть как работают клапаны.

Клапаны регулирования давления

Эти клапаны используются для ограничения давления в гидравлической системе, разгрузки насоса или настройки давления цепи. Имеется несколько типов клапанов регулирования давления, некоторые из них предохранительные, клапаны уменьшения давления и разгрузочные клапаны.

Клапаны управления давлением

Клапан управления давлением используется для следующих целей:

Ограничения давления внутри системы

Уменьшения давления

Настройка входящего давления цепи

Разгрузки насоса

Предохранительный клапан иногда называют защитным клапаном, потому что он уменьшает чрезмерное давление, когда оно достигает крайней величины. Предохранительный клапан предупреждает детали системы от перегрузки.

Существует два типа предохранительного клапана:

Предохранительный клапан прямого действия , которые просто открываются и закрываются.

Предохранительный клапан пилотной линии , который имеет пилотную линию для управления главным предохранительным клапаном.

Предохранительный клапан прямого действия обычно используется в местах, где объём потока небольшой и работа редко повторяется. Предохранительный клапан пилотной линии необходим в местах, где большой объём масла должен быть уменьшен.

Клапан управления направлением

Этот клапан управляет выбором направления потока гидравлической системы. Типичным клапаном управления направлением является распределительный клапан и золотник.

Клапан регулирования величины

Этот клапан управляет скоростью потока масла гидравлической системы. Управление происходит за счёт ограничения потока или отведения его. Несколько различных типов клапана регулирования величины являются клапан управления потоком и клапан деления потока.

Эти клапаны управляются различными способами: вручную, гидравлически, электрически, пневматически.

Клапаны управления направлением

Этот клапан устанавливает поток масла, как регулировщик управляет дорожным движением. Такие клапаны:

Обратный клапан

Золотниковый клапан

Используются различные типы конструкции управления направлением.

Обратный клапан использует тарельчатый клапан и пружину для направления потока в одном направлении. Золотниковый клапан использует подвижный цилиндрический золотник. Золотник двигается вперёд и назад, открывая и закрывая каналы для прохождения потока.

Обратный клапан

Обратный клапан устроен просто. Он называются клапаном одного потока. Это значит, что он открыт для прохождения потока в одном направлении, но закрыт для протекания масла в обратном направлении.

На рисунке ниже можно увидеть работу обратного клапана. Это обратный клапан, который устроен для сквозного потока на одной линии. Тарельчатый клапан открывается когда впускное давление больше, чем выпускное давление. Когда клапан открыт, масло свободно течёт. Тарельчатый клапан закрывается, когда впускное давление падает. Клапан прерывает поток в обратном направлении и останавливает поток под действие выпускного давления.

Золотниковый клапан

Золотниковый клапан является типичным распределительным клапаном, который используется для управления работой привода. Что обычно называют распределительным клапаном и является золотниковым клапаном. Золотниковый клапан направляет поток масла для начала, проведения и окончания работы.

Когда золотник двигается из нейтрального положения вправо или влево, происходит открытие одних каналов и закрытие других каналов. Таким способом масло подводится к и от привода. Буртик золотника плотно перекрывает входящие и выходящие потоки масла.

Золотник изготовлен из прочного материала и имеет гладкую, прецизионную, крепкую поверхность. Он даже покрыт хромом для препятствования износу, ржавчине и повреждениям.

Золотниковый клапан на рисунке показывает три позиции, нейтральная, левая и правая. Мы называем его четырёхпозиционный, потому что он имеет четыре возможных направления, которые направлены в обе полости цилиндра, в бак и в насос.

Когда мы перемещаем золотник влево, поток масла направлен от насоса в левую полость цилиндра и поток из правой полости цилиндра направлен в бак. Как результат, поршень двигается вправо.

Если мы сдвигаем золотник вправо, действия прямо противоположные, соответственно поршень двигается вправо.

В центральной позиции, нейтральной, масло направлено в бак. Каналы в обои полости цилиндра закрыты.

нейтральная

Клапаны регулирования величины

Как мы писали раньше, клапан регулирования величины работает в одном из двух направлений. Он или перекрывает поток, или меняет его направление.

Клапан управления потоком используется для управления скоростью привода посредством измерения потока. Измерение подразумевает измерение или регулирование скорости потока к или от привода. Клапан разделения потока регулирует объём потока, но так же разделяет потоки между двумя или более цепями.

Клапан деления потока управляет величиной потока, но так же разделяет потоки между двумя или более цепями.

Пропорциональный делитель потока

Назначение этого клапана - деление потока от одного источника.

Делитель потока на рисунке ниже делит потоки в соотношении 75-25 на выходе. Это возможно, потому, что вход №1 больше входа №2.

Гидравлическая схема

Ранее в тексте приводились рисунки, помогающие понять принципы работы гидравлической системы и её составных частей. Мы старались показать конструкцию на различных примерах и использовали различные типы рисунков.

Рисунки, которые мы используем, называются графической схемой.

Каждая часть системы и каждая линия изображается графическим символом.

Ниже приведены примеры графической диаграммы.

Важно понять, что назначение графической диаграммы не показать устройство деталей. Графическая диаграмма используется только для показа функций и мест соединений.

Классификация линий

Все составные части гидравлической системы соединены линиями. Каждая линия имеет своё название и выполняет свою функцию. Основные линии:

Рабочие линии: Напорная линия, Линия всасывания, Сливная линия

Не рабочие линии: Дренажная линия, Пилотная линия

Масло рабочей линии участвует в преобразовании энергии. Линия всасывания доставляет масло из бака к насосу. Напорная линия доставляет масло от насоса к приводу под давлением для совершения работы и сливная линия возвращает масло от привода обратно в бак.

Не рабочие линии являются дополнительными линиями, которые не используются в основных функциях системы. Дренажная линия используется для возврата в бак лишнего масла или масла пилотной линии. Пилотная линия используется для управления рабочими органами.

Преимущества и недостатки гидравлической системы

Мы изучили основные принципы работы гидравлической системы.

Перед завершением, посмотрим на преимущества и недостатки гидравлической системы перед другими системами.

Преимущества

1. Гибкость - ограниченное количество жидкости является более гибким источником энергии и имеет хорошие свойства передачи энергии. Использование рукавов высокого давления и шлангов вместо механических частей позволяет устранить многие проблемы.

2. Увеличение силы - Малая сила может управлять большой силой.

3. Плавность - Работа гидравлической системы плавная и тихая. Вибрация сведена к минимуму.

4.Простота - Имеется несколько подвижных деталей и небольшое число соединений гидравлической системы, а также самостоятельная смазка.

5. Компактность - Устройство составных частей очень простое по сравнению с механическими устройствами. Например, размер гидравлического мотора значительно меньше электрического мотора, который производит такую же энергию.

6. Экономия - Простота и компактность обеспечивает экономичность системы при небольших потерях мощности.

7. Безопасность - Предохранительный клапан защищает систему от перегрузок.

Недостатки

НЕОБХОДИМОСТЬ СВОЕВРЕМЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ - Компоненты гидравлической системы являются прецизионными деталями и работают под высоким давлением. Своевременное техническое обслуживание необходимо для защиты от ржавчины, загрязнения масла, повышенного износа, поэтому использование и замена соответствующего масла является необходимостью.

Немного больше о гидравлике

Потери энергии (давления)

Другой важным моментом для понимания основ гидравлики является потеря энергии (давления) в гидравлической системе.

Например, некоторое сопротивление потоку вызывает снижение давления потока, результатом чего является потеря энергии.

Сейчас изучим некоторые детали.

Вязкость масла.

Масло обладает вязкостью. Вязкость масла самостоятельно создаёт сопротивление потоку.

Сопротивление потоку за счёт трения.

Во время прохождения масла по трубам происходит снижение давления за счёт трения.

Такое снижение давления возрастает в следующих случаях:

1) При использовании длинной трубы

2) Использование трубы малого диаметра

3) При резком возрастании потока

4) При большой вязкости

Снижение давления по другим причинам

Кроме снижения давления за счёт трения, потери могут происходить за счёт изменения направления потока и изменения каналов протекания масла.

Протекание масла через дроссель

Как мы сказали раньше, снижение давления происходит при ограничении потока масла.

Дроссель является видом ограничения, часто устанавлиаемый в гидравлическую систему для создания разницы давления в системе.

Однако, если мы останавливаем поток за дросселем, действует закон Паскаля и давление выравнивается на обоих сторонах.

Потеря энергии

Как вы хорошо знаете, имеется множество труб, фитингов (соединений) и клапанов, входящих в гидравлическую систему.

Определённое количество энергии (давления) используется только для перемещения масла из одного места в другое, до выполнения работы.

Потерянная энергия преобразуется в тепло

Потеря энергии за счёт снижения давления преобразуется в тепло. Повышение потока масла, повышение вязкости масла, повышение длинны трубы или шланга, а так же подобные изменения, вызывают повышение сопротивления и вызывает перегрев.

Во избежание данной проблемы, применяйте запасные части, идентичные оригинальным.

Эффективность работы насоса

Как мы сказали раньше в предшествующем тексте, гидравлический насос преобразует механическую энергию в гидравлическую энергию. Эффективность работы насоса проверяется его производительностью и является одним из пунктов при проверке работоспособности. Эффективность насоса означает то, как хорошо насос справляется со своей работой.

Имеется три подхода при определении эффективности работы насоса.

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПОДАЧИ

ЭФФЕКТИВНОСТЬ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА (МЕХАНИЧЕСКИЙ)

ПОЛНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Эффективность крутящего момента

Эффективность крутящего момента - это отношение фактического выходящего крутящего момента насоса к входящему крутящему моменту насоса.

Фактический выходящий крутящий момент насоса всегда меньше, чем входящий крутящий момент насоса. Потери крутящего момента происходят за счёт трения подвижных частей насоса.

Полная эффективность

Полная эффективность - это отношение выходящей гидравлической мощности к входящей механической мощности насоса.

Это величина обеих: эффективности подачи и эффективности крутящего момента. Другими словами, полная эффективность может быть выражена как выходящая мощность разделённая на входящую мощность. Выходящая мощность меньше входящей мощности из за потерь в насосе за счёт трения и внутренней течи.

В общем, эффективность шестерёнчатых и поршневых насосов составляет 75 - 95 %.

Поршневой насос обычно оценивается выше, чем шестерёнчатый насос.

Эффективность подачи

Эффективность подачи - это отношение фактической подачи насоса к теоретической подаче насоса. В действительности, фактическая подача насоса меньше чем теоретическая подача насоса.

Это обычно выражено в процентах.

Разница обычно выражена внутренней течью в насосе за счёт отверстий в рабочих деталях насоса.

Некоторые отверстия сделаны во всех деталях для смазки.

Внутренняя течь случается при износе деталей насоса, произведённых с малым допуском.

Мы рассматриваем повышенную внутреннюю течь как потерю эффективности.

Мощность, необходимая для работы насоса

По причинам, приведённым ранее, мощность, необходимая для работы насоса должна быть больше, чем выходящая мощность.

Здесь приведён пример насоса мощностью 100 л.с.

Если эффективность насоса 80%, то необходимо подвести мощность 125 л.с.

Необходимая мощность = выходящая мощность/эффективность = 100/80

Другими словами, двигатель мощностью 125 л.с. необходим для работы насоса мощностью 100 л.с. с эффективностью 80 %.

Неисправность насоса

Что снижает эффективность работы насоса?

Грязное масло - основная причина поломки насоса.

Твёрдые частицы грязи, песка и т.д. в масле используются в насосе как абразивный материал.

Это вызывает интенсивный износ деталей и увеличивает внутреннюю течь, тем самым понижая эффективность работы насоса.

Дренажный канал

Канал, который используется для слива масла в бак, называется дренажным каналом.

Кавитация насоса

Когда происходит кавитация?

Кавитация случается, когда масло не полностью заполняет предназначенное для заполнения пространство в насосе.

Это способствует появлению воздушных пузырьков, которые вредны для насоса.

Представим, что впускная линия насоса узкая, это вызывает падение входящего давления.

Когда давление низкое, масло не может поступать в насос так же быстро, как и выходить из него.

Результатом является то, что пузырьки воздуха образуются в поступающем масле.

Воздух в масле

Такое снижение давления приводит к появлению некоторого количества растворённого воздуха в масле и воздух заполняет полости.

Воздух в масле в виде пузырьков, так же заполняет полости.

Когда заполненные воздухом полости, которые образованы при низком давлении, поступают в область высокого давления насоса, они разрушаются.

Это создаёт действие, равносильное взрыву, которое разбивает или выносит мелкие частицы насоса и вызывает чрезмерный шум и вибрацию насоса.

Последствия взрыва

Разрушения, происходящее постоянно, вызывают взрыв.

Сила этого взрыва достигает 1000 кг/см² и мелкие металлические частицы выносятся из насоса. Если насос работает при кавитации длительное время, он может быть серьёзно повреждён.

Гидравлический мотор

Мотор работает в обратной последовательности, если сравнивать с насосом.

Насос подаёт масло, тогда как мотор работает от этого масла.

Мотор преобразует гидравлическую энергию в механическую энергию для выполнения работы.

Эффективность работы мотора

Подобно гидравлическому насосу, эффективность мотора определяется его производительностью.

Эффективность потока является одним из показателей при определении производительности мотора.

Внутренняя течь происходит из за отверстий в рабочих деталях мотора. Некоторые отверстия имеются во всех деталях для смазки. Увеличение течи связано с износом деталей с малым допуском.

Мы рассматриваем повышенную внутреннюю течь как потеря эффективности.

Проверка работы мотора

Как мы сказали раньше, канал, через который масло поступает в бак, называется дренажный канал.

Это даёт нам один метод для проверки работы мотора, сравнив фактическое количество слитого из мотора в бак масла с установленной величиной. Чем больше количество слитого масла в бак, тем больше потери энергии и соответственно снижение производительности мотора.

Гидравлический цилиндр

Течь цилиндра - наружная течь

Во время вытягивания штока цилиндра возможно попадание грязи и другого материала. Затем, когда шток втягивается, происходит попадание грязи в цилиндр и повреждение уплотнений.

На штоке цилиндра имеется защитное уплотнение, которое препятствует попаданию грязи внутрь цилиндра во время втягивания штока. Если течь происходит из штока цилиндра необходимо заменить все уплотнения штока.

Течь цилиндра - внутренняя течь

Течь внутри цилиндра может вызвать замедленное движение или остановку под нагрузкой.

Течь поршня может быть вызвана неисправным уплотнением поршня, кольца или поцарапанной поверхностью внутри цилиндра.

Последнее может быть вызвано попаданием грязи и наличие песка в масле.

Замедление движения

Наличие воздуха в цилиндре является основной причиной замедленного действия, особенно при установке нового цилиндра. Весь попавший в цилиндр воздух должен быть стравлен.

Спускание цилиндра

Если цилиндр спускает при остановке, проверьте на внутреннюю течь. Другими причинами неисправности могут быть неисправный распределительный клапан или поломка предохранительного клапана.

Неровности или ржавчина штока цилиндра

Незащищённый шток цилиндра может быть повреждён ударом о твёрдый предмет. Если гладкая поверхность штока повреждена, уплотнения штока могут быть разрушены.

Неровности на штоке могут быть исправлены специальным средством.

Другая проблема - ржавчина на штоке.

При хранении цилиндра, втяните шток для защиты его от ржавчины.

Клапаны

Предшествующий текст раскрыл основные знания о клапанах и их различия при работе.

Необходимо изучить несколько технических терминов связанных с распределительными клапанами.

Крекинг давление и давление полного потока

Крекинг давление - это давление, при котором открывается предохранительный клапан.

Давление полного потока - это давление, при котором через предохранительный клапан проходит наиболее полный поток.

Давление полного потока немного выше, чем крэкинг давление. Регулировка предохранительного клапана установлена на значение давления полного потока.

Крэкинг давление и регулировка давления

В предшествующем тексте, мы изучили то, что имеется два типа предохранительных клапанов: предохранительный клапан прямого действия и предохранительный клапан, управляемый пилотной линией.

Давайте рассмотрим регулировки давления этих клапанов.

Предохранительный клапан, управляемый пилотной линией имеет меньшее давление регулировки, чем у предохранительного клапана прямого действия.

На рисунке показано сравнение двух этих типов клапанов.

В то время, как предохранительный клапан прямого действия на рисунке открывается на половине давления полного потока, предохранительный клапан, управляемый пилотной линией открыт на 90 % его давления полного потока.

Регулировка давления

Как мы сказали раньше, давление полного потока немного выше, чем крэкинг давление.

Это потому, что натяжение пружины отрегулировано на открытие клапанов. Это состояние называется как регулировка давления и это один из недостатков простого предохранительного клапана.

Что лучше?

Предохранительный клапан, управляемый пилотной линией лучше для системы с высоким давлением и с большой производительностью.

Потому, что эти клапаны не открываются до достижения давления полного потока, происходит эффективная защита системы - масло сохраняется в системе.

Хотя более медленная работа, чем предохранительный клапан прямого действия, предохранительный клапан, управляемый пилотной линией поддерживает в системе более постоянное давление.

Редукционный клапан

Что это такое?

Редукционный клапан используется в цепи гидравлического мотора для создания обратного давления для управления во время работы и для остановки мотора, когда цепь в нейтральном состоянии.

Редукционный клапан для кранов

Редукционный клапан обычно закрывается вместе с клапаном управления давления с внутренним обратным клапаном.

Когда насос подаёт масло на мотор лебёдки на опускание, мотор работает по инерции под действием силы тяжести груза, другими словами, когда мотор превышает допустимую скорость, редукционный клапан подаёт обратное давление, таким образом, предотвращая свободное падение груза.

Внутренний обратный клапан даёт разрешение на подачу обратного потока для вращения мотора в обратном направлении, для поднятия груза.

Редукционный клапан для экскаваторов.

Редукционный клапан эквскаватора обеспечивает мягкий старт и повышение скорости хода/поворота, а также предотвращает кавитацию мотора.

Давление в напорной линии насоса всегда выше давления линии мотора.

Попытка превышения установленной скорости мотора по инерции вызывает снижение давления в напорной линии и клапан немедленно перекрывает линию мотора до тех пор, пока не восстановится давление напорной линии.

Техническое обслуживание клапанов

Поддерживайте хорошее состояние клапанов

Как вы хорошо знаете, клапаны являются прецизионными изделиями и должны снимать точные показания давления, направления и объёма масла гидравлической системы.

Поэтому, клапаны должны быть правильно установлены и содержаться в нормальном состоянии.

Причины неисправности клапанов

Загрязнения, такие как грязь, пух, коррозия и отстой могут вызвать неправильную работу и повреждение деталей клапана.

Такие загрязнения вызывают заедание клапана, неполное открытие или обдирание поверхности сопряжения до тех пор, пока не начнётся течь.

Такие неисправности исключены при содержании оборудования в чистоте.

Точки проверки

Во время поиска неисправностей или ремонта, проверьте следующие детали.

Распределительный клапан давления - Предохранительный клапан

Проверьте седло клапана (седло клапана и тарелка клапана) на предмет течи и задирания.

Проверьте на предмет застревания плунжера в корпусе.

Проверьте резиновые колечки.

Проверьте, не засорён ли дроссель.

Распределительный клапан потока

• Проверьте золотник и каналы на предмет неровностей и царапин.
• Проверьте уплотнения на течь
• Проверьте на наличие неровностей краёв.
• Проверьте на наличие царапин на золотнике.

Золотники распределительного клапана потока установлены в корпусе в рассчитанных местах.

Это сделано для обеспечения наименьшего зазора между корпусом и золотником для предотвращения внутренней течи и максимального качества сборки. Поэтому, устанавливайте золотники в соответствующие отверстия.

10 февраля 2016

Гидравлическая система представляет собой устройство, предназначенное для преобразования небольшого усилия в значительное с использованием для передачи энергии какой-либо жидкости. Разновидностей узлов, функционирующих по этому принципу, существует множество. Популярность систем этого типа объясняется прежде всего высокой эффективностью их работы, надежностью и относительной простотой конструкции.

Сфера использования

Широкое применение системы этого типа нашли:

1. В промышленности. Очень часто гидравлика является элементом конструкции металлорежущих станков, оборудования, предназначенного для транспортировки продукции, ее погрузки/разгрузки и т. д.
2. В авиакосмической отрасли. Подобные системы используются в разного рода средствах управления и шасси.
3. В сельском хозяйстве. Именно через гидравлику обычно происходит управление навесным оборудованием тракторов и бульдозеров.
4. В сфере грузоперевозок. В автомобилях часто устанавливается гидравлическая тормозная система.
5. В судовом оборудовании. Гидравлика в данном случае используется в рулевом управлении, входит в конструктивную схему турбин.

Принцип действия

Работает любая гидравлическая система по принципу обычного жидкостного рычага. Подаваемая внутрь такого узла рабочая среда (в большинстве случаев масло) создает одинаковое давление во всех его точках. Это означает то, что, приложив малое усилие на маленькой площади, можно выдержать значительную нагрузку на большой.

Далее рассмотрим принцип действия подобного устройства на примере такого узла, как гидравлическая тормозная система автомобиля. Конструкция последней довольно-таки проста. Схема ее включает в себя несколько цилиндров (главный тормозной, заполненный жидкостью, и вспомогательные). Все эти элементы соединены друг с другом трубками. При нажатии водителем на педаль поршень в главном цилиндре приходит в движение. В результате жидкость начинает перемещаться по трубкам и попадает в расположенные рядом с колесами вспомогательные цилиндры. После этого и срабатывает торможение.

Устройство промышленных систем

Гидравлический тормоз автомобиля — конструкция, как видите, довольно-таки простая. В промышленных машинах и механизмах используются жидкостные устройства посложнее. Конструкция у них может быть разной (в зависимости от сферы применения). Однако принципиальная схема гидравлической системы промышленного образца всегда одинакова. Обычно в нее включаются следующие элементы:

1. Резервуар для жидкости с горловиной и вентилятором.
2. Фильтр грубой очистки. Этот элемент предназначен для удаления из поступающей в систему жидкости разного рода механических примесей.
3. Насос.
4. Система управления.
5. Рабочий цилиндр.
6. Два фильтра тонкой очистки (на подающей и обратной линиях).
7. Распределительный клапан. Этот элемент конструкции предназначен для направления жидкости к цилиндру или обратно в бак.
8. Обратный и предохранительный клапаны.

Работа гидравлической системы промышленного оборудования также основывается на принципе жидкостного рычага. Под действием силы тяжести масло в такой системе попадает в насос. Далее оно направляется к распределительному клапану, а затем - к поршню цилиндра, создавая давление. Насос в таких системах предназначен не для всасывания жидкости, а лишь для перемещения ее объема. То есть давление создается не в результате его работы, а под нагрузкой от поршня. Ниже представлена принципиальная схема гидравлической системы.

Преимущества и недостатки гидравлических систем

К достоинствам узлов, работающих по этому принципу, можно отнести:

• Возможность перемещения грузов больших габаритов и веса с максимальной точностью.
• Практически неограниченный диапазон скоростей.
• Плавность работы.
• Надежность и долгий срок службы. Все узлы такого оборудования можно легко защитить от перегрузок путем установки простых клапанов сброса давления.
• Экономичность в работе и небольшие размеры.

Помимо достоинств, имеются у гидравлических промышленных систем, конечно же, и определенные недостатки. К таковым относят:

• Повышенный риск возгорания при работе. Большинство жидкостей, используемых в гидравлических системах, являются горючими.
• Чувствительность оборудования к загрязнениям.
• Возможность протечек масла, а следовательно, и необходимость их устранения.

Расчет гидравлической системы

При проектировании подобных устройств принимается во внимание множество самых разных факторов. К таковым можно отнести, к примеру, кинематический коэффициент вязкости жидкости, ее плотность, длину трубопроводов, диаметры штоков и т. д.

Основными целями выполнения расчетов такого устройства, как гидравлическая система, чаще всего является определение:

• Характеристик насоса.
• Величины хода штоков.
• Рабочего давления.
• Гидравлических характеристик магистралей, других элементов и всей системы в целом.

Производится расчет гидравлической системы с использованием разного рода арифметических формул. К примеру, потери давления в трубопроводах определяются так:

1. Расчетную длину магистралей делят на их диаметр.
2. Произведение плотности используемой жидкости и квадрата средней скорости потока делят на два.
3. Перемножают полученные величины.
4. Умножают результат на коэффициент путевых потерь.

Сама формула при этом выглядит так:

• ∆p i = λ х l i(p) : d х pV 2: 2.

В общем, в данном случае расчет потерь в магистралях выполняется примерно по тому же принципу, что и в таких простых конструкциях, как гидравлические системы отопления. Для определения характеристик насоса, величины хода поршня и т. д. используются другие формулы.

Типы гидравлических систем

Подразделяются все такие устройства на две основные группы: открытого и закрытого типа. Рассмотренная нами выше принципиальная схема гидравлической системы относится к первой разновидности. Открытую конструкцию имеют обычно устройства малой и средней мощности. В более сложных системах закрытого типа вместо цилиндра используется гидродвигатель. Жидкость поступает в него из насоса, а затем снова возвращается в магистраль.

Как выполняется ремонт

Поскольку гидравлическая система в машинах и механизмах играет значимую роль, ее обслуживание часто доверяют высококвалифицированным специалистам занимающихся именно этим видом деятельности компаний. Такие фирмы обычно оказывают весь комплекс услуг, связанных с ремонтом спецтехники и гидравлики.

Разумеется, в арсенале этих компаний имеется все необходимое для производства подобных работ оборудование. Ремонт гидравлических систем обычно выполняется на месте. Перед его проведением при этом в большинстве случаев должны быть произведены разного рода диагностические мероприятия. Для этого компании, занимающиеся обслуживанием гидравлики, используют специальные установки. Необходимые для устранения проблем комплектующие сотрудники таких фирм также обычно привозят с собой.

Пневматические системы

Помимо гидравлических, для приведения в движение узлов разного рода механизмов могут использоваться пневматические устройства. Работают они примерно по тому же принципу. Однако в данном случае в механическую преобразуется энергия сжатого воздуха, а не воды. И гидравлические, и пневматические системы довольно-таки эффективно справляются со своей задачей.

Плюсом устройств второй разновидности считается, прежде всего, отсутствие необходимости в возврате рабочего тела обратно к компрессору. Достоинством же гидравлических систем по сравнению с пневматическими является то, что среда в них не перегревается и не переохлаждается, а следовательно, не нужно включать в схему никаких дополнительных узлов и деталей.

Как работает гидравлическая система. В системе присутствуют 4 базовых элемента и множество других элементов, предназначенных для определенных целей. Вот описание этих 4 базовых элементов.

• Резервуар для жидкости. Это бак или другой сосуд, в котором содержится жидкость, питающая систему.
• Жидкостный контур. Это трубы, по которым жидкость проходит из одного элемента системы в другой.
• Гидравлический насос. Это устройство прокачивает жидкость через контур, создавая энергию для производства работы.
• Гидравлический мотор или цилиндр. Этот элемент производит "движение", получая энергию от насоса.
  • Вспомогательный элементы, управляющие или регулирующие жидкостью, такие, как клапаны, удаляющие излишнюю жидкость, регуляторы, аккумуляторы, переключатели давления, измерители давления.

Определите тип источника энергии, нужный для вашей системы. Это может быть электромотор, двигатель внутреннего сгорания, энергия пара, ветра или воды. Самым главным условием является доступность и способность создавать достаточный крутящий момент.

Изучите простые, повседневные гидравлические системы, чтобы лучше понять принцип. Гидроподъемник позволяет обычному человеку поднять более 20 тонн. Гидроусилитель руля в автомобиле снижает количество необходимой силы для поворота руля, а гидравлический дровокол позволяет расколоть самое твердое дерево.

Создайте план своей гидравлической системы, используя необходимые параметры. Определите, какой источник энергии вы собираетесь использовать для создания давления, а также тип контрольных клапанов, тип насоса и труб. Вам необходимо выбрать способ доставки энергии, чтобы выполнить задачу, ради которой вы создаете гидравлическую систему, например, чтобы поднять тяжелый груз или расколоть дерево.

Определите количество работы, которое должна выполнять система, чтобы правильно попдобрать размеры компонентов. Системе с большой вместительностью понадобится насос большого объема. Объем вычисляется в литрах в минуту, а давление - в килограммах на квадратный сантиметро. Все это также относится к гидравлическому мотору или цилиндру, который будет приводить устройство в движение. Например, цилиндр, используемый в погрузчиках. Он требует "X" литров масла под давлением "Y", чтобы поднять"___" килограммов на"___" метров.

Выберите подходящий резервуар для жидкости. Подойдет стальной или пластиковый бак с герметичными зажимами для шлангов. Помните, что бак не находится под давлением во время работы системы, однако вам понадобится клапан на случай, если излишняя жидкость пойдет обратно в бак.

Выберите подходящий материал для создания контура. Укрепленные резиновые шланги с О-образными уплотнителями будут самым простым решением, но высокопрочные стальные трубы намного прочнее и требуют меньше ремонта.

Выберите подходящую клапанную систему. Простой жидкостный клапан, подходящий для давления в вашей системе, вполне сойдет в качестве контрольного клапана, но для более сложных действий понадобится золотник, позволяющий контролировать нестационарный поток, а также менять направление потока в системе.

Выберите тип и вместимость насоса. Существует два вида гидравлических насосов. Первый - "Генератор" - проталкивающий жидкость через две и более сцепленные шестерни в герметичном кожухе. Второй - "роликовый" - использующий несколько цилиндрических роликов вокруг камеры в герметичном кожухе. Каждый имеет свои преимущества и недостатки, поэтому выбирайте наиболее подходящий.

Подключите к насосу подходящий мотор. Насосы могут работать от прямого привода, через понижающую передачу, цепь, ремни и звездочку. Выбор зависит от предназначения устройства.