Файл: Гидравлика.doc

Гидроцилиндры по направлению действия рабочей среды подразделяют на цилиндры одностороннего и двухстороннего действия, а по конструкции рабочей камеры – на поршневые (с односторонним или двухсторонним штоком) и плунжерные.

Основными параметрами гидроцилиндров являются: диаметры цилиндра и штока, рабочие площади поршня в поршневой и штоковой камерах, ход поршня, развиваемое цилиндром усилие при движении поршня в каком-либо направлении, скорость движения поршня в одном или в другом направлении, количество рабочей жидкости, поступающей или сливающейся из цилиндра, давление масла в поршневой или штоковой камерах цилиндра. Основные параметры цилиндров регламентируются государственными стандартами.

В процессе работы оборудования цилиндр должен преодолеть внешние нагрузки, силы трения и веса, а в динамических режимах – инерционные нагрузки.

При определении скорости движения поршня или развиваемого цилиндром усилия следует учитывать КПД гидроцилиндра (объемный или механический).

Заметного различия в конструкциях объемного насоса и гидромотора нет, иногда они могут быть совершенно одинаковыми. Роторный насос (например, шестеренный) без каких-либо переделок может работать в качестве гидромотора.

Основными параметрами гидромоторов являются: рабочий объем, количество масла, потребляемое гидромотором (расход), крутящий момент и частота вращения гидромотора, перепад давления в камерах гидромотора, мощность на валу. В связи с утечками и механическим трением в гидромоторе фактические значения расхода масла, крутящего момента и эффективной мощности несколько отличаются от их теоретических значений. Различия фактических значений параметров от теоретических учитываются объемным и механическим КПД гидромотора.

3.6. Гидроаппаратура и элементы гидропривода

Классификация гидроаппаратов. Распределительные устройства. Назначение, принцип действия и основные типы. Клапаны. Принцип действия, устройство и характеристики. Дроссельные устройства. Назначение, принцип действия и характеристики. Фильтры. Гидроаккумуляторы. Гидролинии. Обозначение гидроаппаратов и элементов гидропривода по ЕСКД.

Методические указания. Распределительные устройства предназначены для изменения направления или пуска и остановки потока рабочей жидкости в двух или более гидролиниях в зависимости от наличия внешнего сигнала управления. При помощи распределителей возможно реверсирование движения рабочих органов в станках и машинах, останов рабочего органа, а также выполнение других операций. Наиболее широкое применение в объемных гидроприводах получили золотниковые распределители. Они имеют запорно-регулиру­ющий элемент в виде золотника, который совершает осевое передвижение из одного рабочего положения в другое.

Виды исполнений распределителей классифицируют по конструкции, типу управления, диаметру условного прохода, присоединению, числу рабочих позиций, номинальному давлению и пр.

При проектировании простых объемных гидроприводов часто выполняют не слишком сложные гидравлические расчеты, как, например, подбор диаметра гидролинии любого назначения и определение гидравлических потерь, подбор определенных гидравлических аппаратов и определение их рабочих характеристик, определение основных характеристик гидропривода и другие расчеты.

Давление в любом сечении гидролиний гидропривода может быть определено по упрощенному уравнению Бернулли

, (22)

где p₁, p₂ – давления в сечениях, Па; Δp – общие потери давления, Па; Δp_тр – потери давления на трение по длине, Па; Δp_м – потери давления на местных сопротивлениях, Па.

При гидравлическом расчете трубопроводов гидропривода учитываются как потери трения по длине, так и местные потери. Основные местные потери наблюдаются при протекании рабочей жидкости через гидравлические аппараты, например, распределители, фильтры, клапаны, дроссели и др.

Методика расчета потерь давления на трение по длине и на местных сопротивлениях была изложена ранее. Потери давления в гидравлических аппаратах чаще всего оценивают по расходу, проходящему через аппараты. Потери давления в аппарате определяют экспериментальным путем по номинальному расходу Q_ном. Когда через аппарат протекает расход Q, отличающийся от Q_ном, потери давления определяют по формуле

, (23)

где Δp_ном – потери давления в аппарате при протекании через него номинального расхода Q_ном.

Гидравлические аппараты между собой обычно соединяют жесткими и гибкими трубопроводами. В гидроприводах широко применяют стальные бесшовные холоднодеформированные трубы, медные трубы и рукава высокого давления.

При выборе внутреннего диаметра трубопровода для той или иной линии гидросистемы необходимо учитывать рекомендации по выбору скорости потоков рабочей жидкости в напорных трубопроводах в зависимости от номинального давления: при давлении до 2,5 МПа – не более 2,0 м/с; при давлении до 6,3 МПа – 3,2; при давлении до 16 МПа – 4,0; при давлении до 32 МПа – 5,0 м/с. Для сливных линий обычно принимают  = 2 м/с, а для всасывающих – 1,6 м/с.

Определенный по рекомендуемым скоростям диаметр гидролинии округляется до стандартного наружного диаметра. В общем случае скорость течения рабочей жидкости и диаметры гидролиний выбирают такими, чтобы потери давления на трение по длине Δp_тр не превышали 5–6% от рабочего давления р_н насоса, т. е.

(0,05÷0,06)p_н. (24)

Общие потери давления в местных сопротивлениях и на трение по длине обычно не превышают 10% от рабочего давления насоса, т. е. Δp ≈ 0,1 ∙ р_н.

4. Контрольные задания

Контрольные задания принимаются из табл. 1 в зависимости от специальности.

Номера контрольных задач принимаются согласно последней цифре шифра зачетной книжки, а числовые значения указанных в задаче величин – по предпоследней цифре шифра зачетной книжки.

При выполнении контрольной работы необходимо полностью переписать условие задачи, начертить рисунок, привести численные значения заданных величин. Условия задач и их решения должны иллюстрироваться расчетными схемами, эскизами, графиками. Чертежи, схемы, графики должны выполняться четко, аккуратно простым карандашом в тетради или на специальных вклейках на миллиметровой бумаге. Ход решения задач должен сопровождаться пояснениями и соответствующими ссылками на источники, из которых принимались расчетные зависимости и справочные величины.

Расчетные формулы и уравнения записываются в общем виде, затем расшифровываются символы, входящие в эти формулы, далее приводятся числовые значения всех величин в том порядке, в каком они располагаются в формуле. После подстановки численных значений и определения искомой величины указывается ее размер­ность. В конце контрольного задания указываются учебники, учебные и справочные пособия, которые использовались при выполнении контрольного задания.

Выполненные контрольные задания высылаются в университет для проверки в сроки, предусмотренные учебным планом-графиком. Если все задачи контрольной работы решены правильно, то ее засчитывают и возвращают студенту (работа может быть оставлена у преподавателя и возвращена студенту в период сессии для подготовки ее защиты). Если студентом допущены грубые и существенные ошибки, то работа возвращается ему для исправления. Исправленную контрольную работу студент повторно высылает в университет, обязательно прилагая первый вариант своего решения с замечаниями преподавателя.

Таблица 1

Номера задач в контрольных работах

Задачи

Задача 1. Автоклав, диаметр цилиндрической части которого d и длина l, имеет днище и крышку в форме полусферы. Определить, какой объем воды ΔV потребуется дополнительно закачать, чтобы поднять давление от 0 до p, с учетом, что коэффициент сжимаемости β_p = 0,42∙10^–9 Па^–1. Данные для расчета взять из табл. 2.

Таблица 2

Задача 2. Автоклав объемом V наполнен водой и закрыт герметично. Определить повышение давления в нем Δp при увеличении температуры воды на Δt, если коэффициент температурного расширения β_t = 0,00018C^–1, а коэффициент сжимаемости β_p = 0,42∙10^–9 Па^–1. Изменением объема автоклава пренебречь. Данные, необходимые для решения задачи, взять из табл. 3.

Таблица 3