Устройство принцип работы гидравлической системы. Гидравлическая система: расчет, схема, устройство. Типы гидравлических систем. Ремонт. Гидравлические и пневматические системы. Поток создаёт движение

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.

2015-11-15

Гидравлический привод (объемный гидропривод) это совокупность объемных гидромашин, гидроаппаратуры и других устройств, предназначенная для передачи механической энергии и преобразования движения посредством жидкости. (Т.М Башта Гидравлика, гидромашины и гидроприводы).

В гидропривод входят один или несколько гидродвигателей, источники энергии жидкости, аппаратура управления соединительные линии.

Работа гидравлического привода основана на принципе

Рассмотрим систему.

В данной системе усилие создаваемое на поршне 2 можно определить по зависимости:

Получается, что усилие зависит от отношения площадей , чем больше будет площадь второго поршня, и чем меньше площадь первого, тем значительнее будет разница между силами F1 и F2. Благодаря принципу гидравлического рычага можно получить большое усилие, приложив малое.

Выигрывая в усилии на гидравлическом рычаге, придется пожертвовать перемещением , переместив малый поршень на величину l1, получим перемещение поршня 2 на величину l2:

Учитывая, что площадь поршня S2 больше площади S1, получим что перемещение l2 меньше чем l1.

Гидравлический привод не был бы так полезен, если бы потерю в перемещении не удалось скомпенсировать, а сделать это удалось благодаря особым гидравлическим устройствам - .

Обратный клапан - это устройство для запирания потока движущегося в одном направлении, и свободного пропускания обратного потока.

Если в рассмотренном примере, на выход камеры с поршнем 1 установить обратный клапан , так чтобы жидкость могла выйти из камеры, а обратно перетечь не могла. Второй клапан нужно установить на между камерой с поршнем 1 и дополнительным баком с жидкостью, таким образом чтобы, жидкость могла попасть в камеру с , а из этой камеры обратно в бак перетечь не могла.

Новая система будет выглядеть следующим образом.

Приложив к поршню усилие F1 и переместив его на расстояние l1, получим перемещение поршня с усилием F2 на расстояние l2. Затем отведем поршень 1 в начальное расстояния, из камеры с поршнем 2 жидкость перетечь обратно не сможет - не позволит обратный клапан - поршень 2 останется на месте. В камеру с поршнем один поступит жидкость из бака. Затем, нужно вновь приложить усилие F1 к поршню 1 и переместить его на расстояние l1, в результате поршень 2 вновь переместится на расстояние l2 с усилием F2. А по отношению к начальному положению, за два цикла поршень 2 переместится на расстояние 2*l2. Увеличивая число циклов, можно получить большую величину перемещения поршня 2.

Именно возможность увеличивать перемещение наращивая число циклов, позволила гидравлическому рычагу опередить механический с точки зрения возможного развиваемого усилия.

Приводы, где требуется развивать огромные усилия, как правило, гидравлические.

Узел с камерой и поршнем 1, а также с обратными клапанами в гидравлике называют насосом . Поршень 2 с камерой - гидравлическим двигателем , в данном случае - .

Распределитель в гидроприводе

Что делать, если в рассматриваемой системе нужно, вернуть поршень 2 в начальное положение? В текущей комплектации системы - это невозможно. Жидкость из под поршня 2 не может перетечь обратно - не позволит обратный клапан, значит необходимо устройство, позволяющее отправить жидкость в бак. Можно воспользоваться простым краном.

Но в гидравлике есть специальное устройство для направления потоков - распределитель , позволяющий направлять потоки жидкости по нужной .

Ознакомимся с работой полученного гидропривода.

Устройства в гидравлических приводах

Современные гидроприводы представляют собой сложные системы, состоящие из множества элементов. Конструкция которых не отличается простотой. В представленном примере такие устройства отсутствуют, т.к. они предназначены, как правило, для достижения нужных характеристик привода.

Наиболее распространенные гидравлические аппараты

• Предохранительные клапаны
• Редукционные клапаны
• Регуляторы расхода
• Дроссели

Информацию о гидравлических аппаратах вы можете получить на нашем сайте в разделе - . Если у вас остались вопросы, задавайте их в комментариях к данной статье.

Гидроклапан давления (рис.1.1а) состоит из корпуса I, в котором находится золотник 2, поджатый с торца пружиной 4, усилие которой регулируется винтом 5 и имеет полости подвода (Р) и отвода (А,Т), вспомогательные полости (а,б), каналы управления (в,г,д,е,ж,а) и демпферное отверстие (и).

В нижнем нормальном положении золотника 2 полости (Р) и (А, Т) разъединены, если сила давления рабочей жидкости на нижний торец золотника 2 в полости (a) не превышает усилие регулируемой пружины 4 и силу давления рабочей жидкости на верхний торец золотника в полости (б). В случае превышения — золотник 2 перемещается вверх и полость подвода (Р) соединяется через проточку на золотнике с полостью отвода (А,Т).

Такой принцип работы гидроклапана давления в общем случае, однако в зависимости от способа управления, т.е. от того как соединены каналы управления с основными линиями или используются независимо, могут быть четыре способа подключения гидроклапана давления (рис. 1.1 б,в,г,д), имеющие различное функциональное назначение.

Рис.1.1. Общий вид (а) и схема исполнений

(б- первая, в- вторая, г- третья, д- четвертая) гидроклапана давления.

Гидроклапан давления первого исполнения (рис. 1.1б) может применяться в качестве предохранительного или переливного клапана (подсоединен параллельно), а также клапана разности давлений (подсоединен последовательно). При работе гидроклапана давления по схеме первого исполнения рабочая жидкость подводится в полость (Р) и поступает по каналам управления (е,ж,з) и демпферному отверстию (и) во вспомогательную полость (а), в которой создается давление на нижний торец золотника 2. Полость отвода (Т) пре­дохранительных и переливных клапанов соединяется со сливом, а полость (А) клапанов разности давления — с гидросистемой.

При применении гидроклапана давления в качестве предохранительного клапана в объемном гидроприводе с регулируемым насосом через него не проходит в нормальных условиях поток рабочей жидкости. Клапан срабатывает лишь при превышении установленного давления в гидросистеме по каким-либо причинам, например, превышение допустимой нагрузки на цилиндр, остановка на упоре и т.д. В этом случае давление в подводящей гидролинии (Р) возрастает, а следовательно, повышается давление в полости (а) на нижний торец золотника 2. Если усилие от давления на золотник 9 полости (а) превышает усилие регулируемой пружины, золотник перемещается вверх и напорная линия через полости (Р) и (Т) соединяется со сливной линией. Рабочая жидкость под давлением пропускается в бак и давление в напорной линии уменьшается. В результате этого уменьшается давление в полостях (Р) и (а) и при условии, что усилие от давления на нижний торец золотника станет ниже усилия пру­жины на верхний торец, золотник опустится под действием пружины и отсоединит полость (Р) от (Т).

При применении гидроклапана давления в качестве переливного клапана в системах с дроссельным регулированием через него постоянно протекают излишки рабочей жидкости, т.е. он постоянно находится в работе, т.к. дроссель ограничивает поток рабочей жидкости в систему. С помощью гидроклапана давления обеспечивается настройка требуемого давления и поддержание его практически постоянным независимо от изменения нагрузки на цилиндр. Это достигает­ся тем, что золотник 2 под действием усилия от давления на нижний торец находится в равновесии в таком положении, при котором имеется определенных размеров дросселирующая щель через проточку на золотнике из полости (Р) в полость (Т). В случае превышения уста-новленного давления повысится давление на нижний торец золотника,нарушится его равновесие и он будет смещаться вверх, увеличивая размеры дросселирующей щели. При этом увеличивается поток жидкости на слив, в результате чего давление понижается, т.е. восстанавливается, а золотник уравновесится. При понижении давления по сравнению с установленным равновесие золотника также нарушится, но золотник под действием пружины будет перемещаться вниз, размеры дросселирующей щели и поток жидкости на слив уменьшаются и давление восстановится.

При применении гидроклапана давления в качестве клапана разности давлений полость (Р) соединяется с напорной линией, а по­лость (А) — с какой-либо другой гидролинией системы. Так как по­лость (а) нижнего торца золотника соединена с полостью (Р), а полость (б) верхнего торца золотника с полостью (А), то разность давлений в подводящем и отводящем потоках будет определяться усилием регулируемой пружины и поддерживаться постоянной независимо от изменения давленая в гидросистеме.

При применении гидроклапана давления в качестве клапана последовательности используются второе, третье и четвертое исполнения. При работе гидроклапана давления по второй схеме исполнения (рис. 1.1в) в канал (е) устанавливается пробка, а через канал (з) под нижний торец золотника подводится управляющий поток (х). Пропускание потока рабочей жидкости из полости подвода (Р) в полость отвода (А,Т) обеспечивается только при достижении в линии управления (х) соответствующей величины давления, определяемой настройкой регулируемой пружины и величиной давления в отводимом потоке. В этом случае усилие на нижний торец золотника от давления в управляющем потоке превышает усилие пружины и усилие от давления в полости (б) на верхний торец, золотник поднимается и соединяет полости (Р) и (А,Т). При этом обеспечивается поддержание постоянной разности давлений в управляющем (х) и отводимом (А) потоках.

При работе гидроклапена давления по третьей схеме исполне­ния (рис.1.1г) канал (д) заглушается пробкой, а полость (б) над верхним торном золотника соединяется через канал (в) с баком или улравляющим потоком (у). Пропускание потока рабочей жидкости из полости подвода (Р) в полость отвода (А,Т) обеспечивается при достижении в полости подвода заданной величины давленая, определяемой настройкой пружины и давлением в линии управления (у). В атом случае усилие от давления на нижний торец золотника превышает усилие пружины и усилие от давления управляющего потока в полости (б), золотник перемещается и соединяет полости (Р) и (А).

При работе гидроклапана давления по четвертой схеме исполнения (рис1.1 д) каналы (д) и (е) заглушаются пробками, полость (б) над верхним торцом золотника соединяется через канал (в) с баком или управляющим потоком (у), а в полость (а) под нижний торец золотника и канал (з) подается управляющий поток (х). Пропускание потока рабочей жидкости обеспечивается в обоих направлениях при достижении в линиях управляющих потоков (х) и (у) заданной разности давлений, определяемой настройкой пружины. В этом случае усилие от давления в полости (а) управляющего потока (х) превыша-ет усилие пружины и усилие от давления в полости (б) управляющего потока (у), золотник поднимается и соединяются полости (Р) и (А).

Гидроприводом называется система, в которой передача энергии от источника (обычно насоса) к гидродвигателю (гидромотору или гидроцилиндру) осуществляется посредством капельной жидкости.

Структурно гидропривод состоит из насоса (-ов), контрольно-регулирующей и распределительной аппаратуры, гидродвигателя (-лей), рабочей жидкости, емкости (бака) для ее содержания и средств (фильтров и охладителей), сохраняющих ее качества, а также соединительной и герметизирующей арматуры.

На рис. 2.1. изображена схема изучаемого объемного гидропривода состоящего из насоса 1, предохранительного клапана 2, распределителей 3 и 4, гидравлических двигателей – гидромотора 5 и гидроцилиндра 6, замедлительного устройства 7 опускания груза 8, бака и установленного в сливную гидролинию фильтра 9 сблокированного клапаном 10.

Рис. 2.1 Схема изучаемого гидропривода.

Насос 1 предназначен для преобразования механического энергетического потока, поступающего от первичного энергетического источника 11 (электрического или топливного двигателя) в гидравлический энергетический поток, т.е. в поток рабочей жидкости под давлением, который в зависимости от положений (позиций) затворов распределителей 3, 4 может направляться непосредственно (холостой режим) или через один или оба вместе гидравлические двигатели 5, 6 (рабочий режим) в бак. При этом величина давления на выходе из насоса зависит от совокупности сопротивлений, встречаемых потоком рабочей жидкости на пути от насоса до бака. В тех случаях, когда распределители 3, 4 находятся в позициях «А» (см. рис. 2.1), поток рабочей жидкости от насоса 1 проходит в бак через упомянутые распределители, гидролинии и фильтр 9 (холостой режим). Величина давления на выходе из насоса составляет:

где
– величины давлений необходимых для преодоления потоком рабочей жидкости сопротивлений, соответственно, участков гиролиний, распределителей и фильтра.

В тех случаях, когда по команде извне один или оба распределители 3, 4 переводятся в любое положение «Б» или «В», в работу включается (-ются), соответственно, один или оба гидродвигатели. Направление движения гидродвигателей зависит от положения «Б» и «В» их распределителей. Когда в работу включен только один гидродвигатель, например гидромотор 5, рабочее давление на выходе из насоса составит:

где
– потери давления на преодоление сопротивления распределителя 3, 4

– потери давления на привод гидромотора 5, зависящие от преодолеваемой нагрузки на его валу.

В том случае, когда в работу одновременно включены гидромотор 5 и гидроцилиндр 6, то их совместная работа возможна только при одинаковых потребных давлениях. Если у одного из них потребное давление ниже, чем у другого, то их совместная работа невозможна, так как поток жидкости в основном будет уходить в сторону меньшего сопротивления и нарушать нормальную работу гидропривода в целом.

Если в гидроприводе потребное давление превышает допустимое, срабатывает предохранительный клапан 2 и отводит через себя поток рабочей жидкости от насоса 1 в бак (режим перегрузки), обеспечивающий этим ограничение давления в гидроприводе и защиту его элементов от разрушения.

Для обеспечения плавности опускаемых грузов (рабочих органов) в гидроприводах используются замедлительные устройства (см. рис. 2.1, поз 7), обычно состоящие из обратного клапана и дросселя. При подъеме груза (рабочего органа) рабочая жидкость в цилиндр поступает через обратный клапан и дроссель. При опускании груза жидкость из полости цилиндра уходит в бак только через дроссель, который оказывает ей сопротивление, величина которого зависит от величины ее потока и этим обеспечивает плавность его опускания. При этом противоположная полость гидроцилиндра заполняется жидкостью подаваемой насосом. В случае избыточного количества подаваемой насосом жидкости ее часть будет отводиться на слив через предохранительный клапан 2.

Для визуального контроля давления в гидроприводе предназначен манометр 12. Для обеспечения очистки рабочей жидкости от твердых загрязнителей (абразивов, продуктов изнашивания), в гидроприводах используют различного конструктивного исполнения фильтры.

Гидромашины

Гидромашинами (гидравлическими машинами) называются механические устройства, предназначенные для преобразования видов энергетических потоков с использованием в качестве энергоносителя капельной жидкости.

Гидромашины подразделяются на насосы и гидродвигатели.

Насосами называют гидромашины, предназначенные для преобразования механического энергетического потока в гидравлический энергетический поток.

Гидродвигателями называют гидромашины, предназначенные для преобразования гидравлического энергетического потока в механический энергетический поток.

Гидродвигатели, выходные звенья которых совершают линейные возвратно-поступательные движения называют гидравлическими цилиндрами (гидроцилиндрами).

Гидродвигатели, выходные звенья которых совершают вращательные движения называют гидравлическими моторами (гидромоторами).

В зависимости от угла поворота выходного звена гидромоторы подразделяют на полно-
и неполноповоротные
.

Гидромашины, в которых рабочий процесс основан на использовании кинетической энергии жидкости, называют динамическими, а те машины, в которых рабочий процесс основан на использовании потенциальной энергии жидкости называют объемными.

Основной особенностью объемных гидромашин является то, что они содержат по крайней мере одну рабочую камеру, объем которой изменяется
в течение рабочего цикла. При этом каждая рабочая камера содержит подвижный элемент, предназначенный для изменения ее объема. Обычно подвижный элемент рабочей камеры называют вытеснителем. В качестве вытеснителей могут быть поршни, плунжеры, зубья шестерен, шарики, ролики, пластины, мембраны и т.д.

В процессе работы объемной гидромашины каждая ее камера поочередно сообщается с линией низкого и высокого давления, т.е. рабочие камеры насоса поочередно сообщаются со всасывающей и нагнетательной линиями, а у двигателей – с выходной линией высокого давления и с линией слива.

Величина развиваемого (реализуемого) насосом давления зависит от сопротивления потребителя (обычно гидродвигателя) и соединительной гидроарматуры.

Величина потребляемого гидродвигателем давления рабочей жидкости зависит от величины реализуемой им нагрузки на выходном звене.

По виду вытеснителей гидромашины подразделяют на поршневые, плунжерные, шариковые, роликовые, зубчатые (шестеренные), пластинчатые, мембранные и т.д., а по числу рабочих камер на одно- и многокамерные.

Гидромашины, у которых рабочие камеры вместе с вытеснителями совершают вращательные движения, называются роторными.

Величина изменяющегося объема рабочих камер гидромашины называется ее рабочим объемом. Рабочий объем гидромашин принято выражать в кубических сантиметрах.

Количество рабочей жидкости, подаваемой насосом в систему за единицу времени, называется его подачей.

Если известен рабочий объем
насоса и частота рабочих циклов, то его идеальную подачу можно определить по формуле

.

В связи с тем, что между подвижными элементами насоса имеют место утечки рабочей жидкости, то фактическая подача будет всегда меньше идеальной, т.е.

где
– величина утечек через зазоры;

– объемный КПД насоса.

Идеальная частота вращения гидромотора определяется по формуле

,

а фактическая –

,

где
– величина входного потока рабочей жидкости;

– рабочий объем гидромотора;

– объемный КПД гидромотора.

Объемный КПД гидромотора может быть определен по формуле

где
– величина потока рабочей жидкости, полезно используемого в гидромоторе;

– величина утечек через зазоры в гидромоторе.

Приводную мощность насоса можно определить по формуле

где
– мощность потока рабочей жидкости на выходе из насоса;

– полный КПД насоса;

– величина давления на выходе из насоса;

– гидравлический КПД насоса;

– величина давления в рабочей (-их) камере (-ах) насоса;

– механический КПД насоса.

Энергетическое качество гидромотора характеризуется его полным КПД, который можно определить как отношение величины мощности на его выходном валу
к величине мощности входного потока жидкости
, т.е.

где
– крутящий момент;

– угловая скорость;

– перепад давления в гидромоторе.

Большинство объемных гидромашин являются обратимыми, т.е. они способны работать как в функции насосов, так и в функции гидромоторов.

В гидроприводах строительных и дорожных машин наиболее широко используются в качестве насосов шестеренные (рис. 2.2) и аксиальные (рис. 2.3) гидромашины, а в качестве гидромоторов аксиальные (рис. 2.3) и радиальные (рис. 2.4).

В связи с тем, что в роторных насосах происходит перемещение рабочих камер с жидкостью из полости всасывания в полость нагнетания, они отличаются от простых поршневых (плунжерных) насосов отсутствием клапанного распределения жидкости, что в свою очередь повышает их быстроходность до 85 с -1 и обеспечивает высокую равномерность подачи и давления. Все роторные гидромашины могут работать лишь на чистых, неагрессивных жидкостях, которые обладают хорошими смазочными свойствами и предназначены для гидроприводов.

Шестеренные гидромашины

Шестеренными называют роторные гидромашины с рабочими камерами, образованными поверхностями зубчатых колес, корпуса и боковых крышек.

Шестеренные гидромашины выполняют с шестернями внешнего (см. рис. 2.2, а) или внутреннего (см. рис. 2.2, б) зацепления. Такая гидромашина представляет собой пару (чаще всего одинаковых) шестерен 1 и 2, находящихся в зацеплении и помещенные в корпус с малыми радиальными зазорами (обычно 10…15мкм).

Рис. 2.2 Схемы шестеренных (зубчатых) гидромашин.

Рабочий процесс шестеренного насоса с внешним зацеплением происходит следующим образом. Ведущая шестерня 1 (см. рис. 2.2, а) приводит во вращательное движение ведомую шестерню 2. При вращении шестерен в противоположные стороны в камере «А» их зубья выходят из зацепления, что приводит к увеличению объема рабочей камеры и к понижению давления рабочей жидкости до вакуумметрического значения. За счет образовавшегося перепада давления между резервуаром (баком) и всасывающей камерой «А» рабочая жидкость из бака будет поступать в камеру «А» и заполнять впадины между зубьями шестерен 1 и 2. При дальнейшем движении шестерен рабочая жидкость во впадинах между зубьями переносится из зоны всасывания (из камеры «А») в зону нагнетания (в камеру «Б»). В зоне нагнетания зубья шестерен входят в зацепление и выталкивают жидкость из впадин в нагнетательную гидролинию под давлением, величина которого зависит от сопротивления потребителя и соединительной гидроарматуры.

В насосах с внутренним зацеплением шестерен (см. рис. 2.2, б) ведущей чаще всего является внутренняя шестерня 1 с наружными зубьями. Всасывающее «А» и нагнетательное «Б» окна выполняются с торцевой стороны зубьев шестерен в боковой крышке или корпусе насоса. Охватывающая шестерня 2 с внутренними зубьями вращается в цилиндрической расточке корпуса. Между шестернями располагается разделительный серповидный элемент 3, посредством которого всасывающая полость «А» отделена от нагнетательной «Б».

В последнее время в гидравлических усилителях рулевых управлений машин широко применяются гидромашины с шестернями внутреннего зацепления со специальным профилем зуба (см. рис. 2.2, в), в которых отсутствует разделительный элемент полостей с различным уровнем давления. Такие гидромашины называют героторными или бироторными, т.е. с двумя роторами. У кольцевого ротора (колеса) 1 на один зуб больше, чем у внутреннего (шестерни) 2. Их оси смещены одна относительно другой на величину , образующую зацепление шестерен в зоне верхней разделительной перемычки. Контакт зубьев при переходе ими нижней разделительной перемычки обеспечивает разделение полостей высокого и низкого давлений. Входная и выходная гидролинии с межзубовыми впадинами соединяются посредством серпообразных окон «А» и «Б».

Героторные гидромашины применяются в качестве насосов, работающих на давлениях рабочей жидкости до 14 МПа и частоте вращения вала 30 с -1 . Они могут быть использованы в качестве быстроходным низкомоментных гидромоторов. В отдельных случаях героторные гидромашины способны работать на давлениях 30 МПа при частоте вращения до 60 с -1 .

Рабочий процесс (всасывание и нагнетание) в шестеренных насосах с внутренним зацеплением происходит аналогично как и в насосах с внешним зацеплением.

Габаритные размеры и масса наосов с внутренним зацеплением значительно меньше, чем насосов с наружным зацеплением при равных рабочих объемах.

Прямозубое зацепление шестерен насосов характеризуется прямолинейным контактом рабочих поверхностей (профилей) зубьев по всей их ширине (длине), при неточном изготовлении которых возникает неравномерность движения ведомой шестерни и шум, а также наблюдается быстрый износ рабочих поверхностей.

Эти недостатки устранены в косозубых (спиральных) и шевронных шестернях (см. рис. 2.2, г и д). Вход в зацепление зубьев и выход из него в этих шестернях происходит постепенно, благодаря чему уменьшаются погрешности в профиле зуба и достигается плавная и относительно бесшумная работа гидромашины.

В насосах с косозубыми шестернями пульсация подачи и крутящего момента, а также запирание жидкости во впадинах значительно ниже, чем в насосах с цилиндрическими шестернями. Для снижения пульсаций давления необходимо обеспечить условие, чтобы произведение
равнялось
и т.д., где- угол наклона зубьев;- ширина шестерни;- шаг зубьев. Уголвыбирают таким, чтобы сдвиг зубьев по окружности на торцах шестерен составлял половину шага. Практически этот угол обычно не превышает 7…10.

При работе насосов с косозубыми шестернями возникают осевые усилия, которые прижимают шестерни к торцам корпуса (крышек). Этот недостаток устранен в насосах с шевронными шестернями (рис. 8.2, д). Угол наклона зубьев шевронных шестерен, используемых в насосах, обычно равен 20…25.

Аксиальные гидромашины

Аксиальные гидромашины характерны тем, что оси их цилиндров параллельны оси вращения блока цилиндров или составляют с ней угол не более 45.

К положительным качествам аксиальных гидромашин следует отнести:

высокое рабочее давление (35…70МПа);

быстроходность (80…550 с -1);

малую металлоемкость (0.5…0.6 кг/кВт);

широкий диапазон регулирования частоты вращения вала гидромотора 1:100 при переменных и 1:1000 при постоянных нагрузках;

возможность работы гидромоторов на низких частотах вращения (до 0.01 с -1);

большую долговечность (до 12000 ч);

высокое быстродействие (изменение подачи от нулевой до максимальной и наоборот за 0.04…0.08 с);

низкие эксплуатационные затраты и быструю окупаемость.

Аксиальные гидромашины бывают с наклонным блоком цилиндров (см. рис. 2.3, а, б) или с наклонной шайбой (см. рис. 2.3, в, г). Они могут быть поршневыми (см. рис. 2.3, а, б) или плунжерными (см. рис. 2.3, в, г) с переменным (регулируемым) или постоянным (нерегулируемым) рабочим объемом. В аксиально-поршневых гидромашинах имеет место: небольшая радиальная нагрузка на поршень, большой угол наклона блока цилиндров (до 45), а также более высокий (на 2…3%) КПД, чем у гидромашины с наклонной шайбой.

На рис. 2.3, а представлена схема аксиально-поршневой регулируемой гидромашины с наклонным блоком. Она состоит из вала 1, блока цилиндров 2, торцового распределителя 3, центральной оси 4, поршней 5, шатунов 6 и кардана 8.

Описываемая гидромашина в функции насоса работает следующим образом. Вращение приводного вала через кардан 7 и шатуны 6 передается блоку цилиндров 2. При соосном расположении вала 1 и блока цилиндров 2 поршни 5 не совершают возвратно-поступательного движения и, следовательно, подача насоса равна 0. Отклонение оси блока цилиндров от оси приводного вала приводит к возвратно-поступательному движению поршней.

За один оборот каждый поршень совершает один рабочий цикл. Величины ходов поршней зависят от угла наклона блока цилиндров. При изменении угла наклона блока цилиндров в противоположную сторону от нуля изменяется направление подачи насоса, т.е. гидромашина обеспечивает реверсирование гидропривода.

Аксиальные гидромашины с наклонной шайбой характеризуются следующими преимуществами по сравнению с гидромашинами с наклонным блоком цилиндров: возможностью работы при более высоких давлениях (до 70 МПа); низким уровнем шума; малыми габаритами; низкой стоимостью; простотой конструкции и ее технологичностью.

Рис. 2.3 Схемы аксиальных гидромашин.

На рис. 2.3, в приведена упрощенная схема аксиально-плунжерной гидромашины с наклонной шайбой. В цилиндрах ее блока 1 установлены плунжеры 2, которые посредством пружин 6 через башмаки 3 кинематически связаны с наклонной шайбой 4.

Описанная гидромашина в функции насоса работает следующим образом. Вал 5 приводит во вращение блок цилиндров 1. При этом плунжеры 2 совершают возвратно-поступательные движения в блоке цилиндров. Величина хода плунжеров, соответственно подачи насоса, определяется углом наклона шайбы 4. Когда плунжеры под воздействием пружин 6 выдвигаются из блока цилиндров происходит процесс всасывания рабочей жидкости, а при их обратном ходе – нагнетание.

Аксиально-плунжерные гидромашины с наклонной шайбой зачастую используют в функциях регулируемых и нерегулируемых гидромоторов, принцип работы которых аналогичен принципу работы аксиальных гидромашин с наклонным блоком цилиндров.