Гидроприводы.
Под гидроприводом понимают совокупность устройств - гидромашин и гидроаппаратов, предназначенных для передачи механической энергии и преобразования движения при помощи жидкости. По принципу действия гидроприводы делятся на гидростатические (гидрообъемные) и гидродинамические.
Гидропривод содеражащий гидростатические (гидрообъемные) машины называется гидростатическим (гидрообъемным), а содержащий гидродинамические машины, соответственно гидродинамическим.
Принцип действия простейшего гидрообъемного привода основан на практической несжимаемости жидкости и передаче давления по закону Паскаля. Принцип действия гидростатического привода можно уяснить из приведенного рисунка.
 |
Два цилиндра 1 и 2 заполнены жидкостью и соединены трубопроводом. Поршень цилиндра 1 при приложениии некоторого усилия перемещается вниз и вытесняет жидкость из цилиндра 1 в цилиндр 2. В результате чего под действием давления со стороны жидкости цилиндр 2 перемещается вверх.
В состав объемного гидропривода входят источник энергии, объемный гидродвигатель (исполнительный механизм), гидроаппаратура (устройства управления) и вспоомгательные устройства (фильтры, теплообменники и т.д.).
По виду источника энергии гидроприводы делятся на три типа:
1. Насосный гидропривод - это гидропривод, в котором рабочая жидкость подается в гидродвигатель объемным насосом, входящим в состав этого привода. Данный вид привода нашел широчайшее распространение во всех отраслях промышленности. В зависимости от характера циркуляции рабочей жидкости насосные гидроприводы бывают с замкнутым потоком (жидкость от двигателя поступает во всасывающую гидролинию насоса) и с разомкнутым (жидкость от гидродвигателя поступает в гидробак).
Насосный гидропривод получил и другое часто употребляемое название - объемная гидропрередача или гидростатическая передача.
В качестве приводящего двигателя в насосном гидроприводе могут использоваться электродвигатели, турбины, дизели, карбюраторные двигатели внутреннего сгорания и т.п. В связи с этим, если понятие насосный гидропривод охватывает также приводящий двигатель, то в зависимости от характера этого двигателя различают электрогидропривод, турбогидропривод, дизель-гидропривод, мотогидропривод и т.п.
2. Аккумуляторный гидропривод - это гидропривод, в котором рабочая жидкость подается в гидродвигатель от предварительно заряженного гадроаккумулятора. Такие гидроприводы могут быть использованы в системах с кратковременным рабочим циклом.
3. Магистральный гидропривод - это гидропривод, в котором рабочая жидкость подается в гидродвигатель от гидромагистрали. Поток рабочей жидкости в гидромагистрали создается насосной станцией, питающей несколько гидроприводов (централизованная система питания).
По характеру движения выходного звена различают следующие объемные гидроприводы:
1. Поступательного движения - с поступательным движением выходного звена гидродвигателя;
2. Поворотного движения - с поворотным движением выходного звена гидродвигателя на угол менее 360 град;
3. Вращательного движения - с вращательным движением выходного звена гидродвигателя.
Если в объемном гидроприводе отсутствуют устойства для изменения скорости движения выходного звена гидродвигателя, то такие гидроприводы называются неуправляемыми.
Гидроприводы, в которых скорость выходного звена гидродвигателя может изменяться по заданному закону, называются управляемыми.
По способу регулирования скорости скорости гидроприводы делятся на следующие два типа:
1. С дроссельным управлением - регулирование скорости осуществляется путем дросселирования потока рабочей жидкости и отвода части потока, минуя гидродвигатель;
2. С машинным управлением - регулирование скорости происходит за счет изменения рабочих объемов насоса или гидродвигателя или обеих гидромашин одновременно.
Если в гидроприводе регулирование скорости осуществляется одновременно двумя рассмотренными способами, то он называется гидроприводом с машинно-дроссельным управлением.
В некоторых случаях в насосном гидроприводе регулирование производится за счет изменения скорости приводного двигателя (электродвигателя, дизеля и т.п.). Такой гидропривод называется гидроприводом с управлением приводящим двигателем.
Регулирование скорости может осуществляться вручную - гидропривод с ручным управлением; автоматически - гидропривод с автоматическим управлением; по заданной программе - програмный гидропривод.
Если в гидроприводе скорость выходного звена поддерживается постоянной при изменении внешних воздействий, то такой гидропривод называется стабилизированным.
Особое место среди управляемых гидроприводов занимает следящий гидропривод, в котором движение выходного звена изменяется по определенному закону в зависимости от задаваемого воздействия, величина и характер которого заранее неизвестны.
Управляемые гидроприводы в настоящее время широко применяются в качестве приводов станков, дорожных и строительных машин, прокатных станов, прессового и литейного оборудования, транспортных и сельскохозяйственных машин. Такое повсеместное использование объясняется следующими достоинствами объемных гидроприводов:
1. Возможность создания больших передаточных чисел и бесступенчатого регулирования скорости и усилий в широком диапазоне;
2. Высокая удельная мощность - малая масса, приходящаяся на на единицу передаваемой мощности и составляющая не более 1,2...2 кг на 1 кВт;
3. Малая инерционность, обеспечивающая быструю смену режимов работы (пуск, реверс, остановка); момент инерции подвижных частей гидродвигателей в 5...6 раз меньше момента инерции подвижных частей электрическомашин той же мощности;
4. Возможность простого и надежного предохранения гидропривода и машины от перегрузок при условии заданного силового режима.
В то же время объемным гидроприводам присущи некоторые недостатки ограничивающие их применение:
1. Передача энергии связана с поторями, значительно превышающими потери в электропередачах;
2. Большое влияние эксплуатационных условий (температуры) на характеристики гидропривода;
3. Снижение к.п.д. за счет внутренних и наружных утечек рабочей жидкости, которые увеличиваются по мере выработки технического рессурса.
Рабочие жидкости объемных гидроприводов.
Рабочие жидкости объемных гидроприводов должны иметь хорошие смазывающие свойства по отношению к материалам трущихся пар и уплотнений, малое изменение вязкости в диапазоне рабочих температур, высокий объемный модуль упругости, малое давление насыщенных паров и высокую температуру кипения; быть нейтральными к материалам гидравлических агрегатов и защитным покрытиям; обладать высокой механической стойкостью, стабильностью характеристик в процессе хранения и эксплуатации; быть пожаробезопасными, нетоксичными, иметь хорошие диэлектрические свойства.
В наибольшей степени этим требованиям удовлетворяют минеральные масла и синтетические жидкости на кремнийорганической основе (силиконовые), которые и применяются в настоящее время в качестве рабочих жидкостей объемных гидроприводов, используемых в общем машиностроении. Основные характеристики наиболее часто применяемых рабочих жидкостей приведены в таблице.
| Марка рабочей жидкости | плотность, кг/м3 |
Вязкость при +50град.С см2/с (сСт) |
температура, градС | пределы рабочих температур | |
| застывания | вспышки | ||||
| Индустриальное 20 (ГОСТ 20799-75) | 890 | 0,17-0,23 (17-23) | -20 | 170 | 0-90 |
| Индустриальное 30 | 900 | 0,27-0,33 (27-33) | -15 | 180 | 10-50 |
| Индустриальное 50 | 920 | 0,42-0,58 (42-58) | -20 | 200 | 10-70 |
| Турбинное 22 (ГОСТ 32-74) | 900 | 0,20-0,23 (20-23) | -15 | 180 | 5-50 |
| Турбинное 46(ГОСТ 32-74) | 920 | 0,44-0,48 (44-48) | -10 | 195 | 10-50 |
| Трансформаторное (ГОСТ 982-80) | 880 | 0,09 (9) | -45 | 135 | -30-+90 |
В гидроприводах, работающих в условиях низких температур обычно применяют морозостойкие рабочие жидкости, у которых температура застывания ниже -60град.С. Характеристики таких жидкостей приведены в таблице.
| Марка рабочей жидкости | Вязкость, см2/с, (сСт) | Температура, град С | Пределы рабочих температур, град. С | ||
| при +50 град С | при -50 град С | застывания | вспышки | ||
| Веретенное масло АУ (ГОСТ 1642-75) | 0,12-0,14 (12-14) | - | -45 | 163 | -40-+40 |
| МВП (ГОСТ 1805-76) | 0,06-0,085 (6-8,5) | 234,66 (23466) | -60 | 120 | -40-+60 |
| АМГ-10 (ГОСТ 6794-75) | 0,10 (10) | 12,5 (1250) | -70 | 92 | -60-+80 |
| Силиконовая жидкость ВТУ (МПХ 2416-54) | 0,06 (6) | 2,5 (250) | Ниже -70 | 110 | -60-+100 |
  |