Файл: Методические указания к лабораторным работам для студентов заочной форм обучения.pdf

Министерство образования
Российской Федерации
Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова
Методические указания к лабораторным работам для студентов заочной форм обучения
Магнитогорск
2000
УДК 621.86

Составители:
Гидропривод.
Методические указания к лабораторным работам для студентов специальности очной и заочной форм обучения.
Магнитогорск: МГТУ. 28с.
Рецензент:
©

ПРЕДИСЛОВИЕ
Повышение технического уровня гидрофицированных ПТМ и СДМ основано, прежде всего на применении современного гидрооборудования и средств гидроавтоматики, обладающих высокими основными параметрами и показателями надежности.
К важнейшим показателям характеризующим эксплуатационные свойства гидрооборудования данных машин, относятся диапазон регулирования и работоспособность в широком интервале изменения температур воздуха и рабочей жидкости, а также возможность дистанционного и автоматического управления исполнительными механизмами ПТМ и СДМ. Современные ПТМ оснащаются гидравлическим оборудованием широко известных фирм как “MANNESMAN REXROTH”, “BOSH”, “HITACHI”, “MOOG” и некоторых других.
Методическое указание разделено на три части:

Классификация гидроприводов ПТМ ;

элементы гидроприводов – рассмотрены наиболее ответственные и сложные элементы гидроприводов;

типовые схемы гидроприводов - отмечены типовые схемы использования различных элементов гидроприводов, представлена их специфика;
Изучение отмеченных разделов позволят уяснить суть и особенности компоновки принципиальных схем гидроприводов.
При этом необходимо обратить внимание на следующие моменты и соответственно выделить на схеме:

расположение основных гидравлических двигателей, назначение их и особенности работы в данной машине;

насосные установоки: основные элементы данных установок, типы и количество используемых насосов;

элементы гидроавтоматики используемые в данной схеме – при этом необходимо выделить отдельно направляющую и регулирующую аппаратуру, отметить варианты использования аппаратуры с непрямым управлением;

вспомогательные элементы используемые в насосных установках и в целом в гидросхеме, при этом обратить внимание на: гидроаккумуляторы и сопутствующие им элементы, фильтры и сопутствующие им элементы;

радиаторы, нагреватели и сопутствующие им элементы; измерительные приборы.
РАЗДЕЛ 1. КЛАССИФИКАЦИЯ ГИДРОПРИВОДОВ.
Гидроприводы можно классифицировать по давлению, способу регулирования, виду циркуляции, методу управления и контроля.
По давлению различают гидроприводы низкого (до 1,6МПа), среднего (1,6–6,3 МПа) и высокого (6,3–20 МПа) давлений.
Первые применяются главным образом в ПТМ простейших конструкций, где имеются незначительные нагрузки. Приводы среднего давления мощностью до 20 кВт применяются часто, обеспечивая высокие жесткость и прочность; их преимущество — возможность использования дешевых пластинчатых и шестеренных насосов. Приводы высокого давления на базе поршневых насосов применяют главным образом в мощных ПТМ и СДМ, например, экскаваторах, мобильных кранах с телескопической стрелой, а также манипуляторах. Приводы позволяют получить большую выходную мощность при ограниченных размерах гидродвигателей.
Скорость выходного звена объемного гидропривода может изменяться регулируемыми гидромашинами (насос, мотор) в гидроприводах с объемным регулированием или с помощью аппаратов, регулирующих расход масла, в гидроприводах с
дроссельным регулированием. Первый способ более экономичен, однако в этом случае требуются регулируемые гидромашины, которые сложны по конструкции, более дороги и, как правило, менее долговечны по сравнению с нерегулируемыми. Быстродействие гидроприводов с объемным регулированием ограничивается временем, необходимым для изменения подачи насоса или рабочего объема гидромотора, которое может составлять несколько десятых долей секунды.
При дроссельном способе регулирования в гидросистеме устанавливается регулируемое гидравлическое сопротивление
(дроссель или регулятор расхода), которое ограничивает расход масла, поступающего к гидродвигателю. При этом потеря давления в дросселе, равная 1 МПа, вызывает разогрев

вытекающего из него потока масла примерно на 0,6ºC. Однако в этом случае не требуются регулируемые насосы и можно существенно повысить быстродействие привода. Дроссельное регулирование применяется в приводах мощностью не более 3–
5 кВт. Сокращение потерь энергии и одновременно высокое быстродействие можно получить в гидроприводах с объемно-
дроссельным регулированием, в которых регулируемые гидромашины (чаще всего насосы) применяются вместе с аппаратами, регулирующими расход масла.
Наибольшее распространение в простых ПТМ получили гидроприводы с разомкнутой циркуляцией, в которых масло из бака всасывается насосом и из гидросистемы вновь сливается в бак. В гидроприводах с замкнутой циркуляцией масло, сливающееся из гидросистемы, поступает непосредственно во всасывающую линию насоса, куда также подключены напорная линия насоса подпитки и подпорный клапан, регулирующий давление во всасывающей линии. В приводах с замкнутой циркуляцией основной насос может быть несамовсасывающим.
При применении реверсивного насоса возможен реверс гидродвигателя без направляющих распределителей. Однако использование замкнутой циркуляции требует применения цилиндров с равными (или близкими) рабочими площадями, так как в противном случае подача насоса подпитки может оказаться недостаточной для компенсации разности потоков
— нагнетаемого в гидросистему и возвращающегося из нее.
По методу управления и контроля различают гидроприводы циклового управления (с контролем по пути, давлению или времени), а также гидроприводы со следящим,
адаптивным или программным управлением. При цикловом управлении с контролем по пути команда на выполнение очередного перехода цикла обработки поступает со средств путевого контроля реализации предыдущего перехода (с помощью путевых распределителей, распределителей с электроуправлением от конечных выключателей или датчиков положения рабочих органов). При контроле по давлению режимы движения переключаются с помощью гидроклапанов давления или по командам, поступающим от реле давления. Этот метод применяется при работе по жестким упорам и т. п.

РАЗДЕЛ 2. ЭЛЕМЕНТЫ ГИДРОПРИВОДОВ.
Лабораторная работа 2.1
Гидропривод закрытой гидросистемы.
Цель работы: Изучение компоновок закрытых гидросистем.
Настройка и наладка элементов данной гидравлической системы.
В гидросхемах мобильных машин (в том числе ПТМ и
СДМ различного назначения) широко применяют закрытые гидросистемы. На рис. 2.1 представлена одна из таких схем. Под закрытой гидросистемой следует понимать гидросистему, состоящую из насоса 1 и гидродвигателя 2. Рабочая жидкость поступает из насоса в гидродвигатель, а оттуда снова во всасывающую магистраль насоса. Это является отличительной особенностью замкнутых гидросистем. Обычно в закрытых гидросистемах применяется гидронасос с регулируемой подачей в обоих направлениях. В данной гидросистеме работает значительно меньшее количество жидкости по сравнению с открытой гидросистемой. Для практического использования закрытой гидросистемы необходимо следующее дополнительное оборудование:

Ограничители давления.
Оба регулируемых предохранительных клапана 3 и 4 ограничивают давление на стороне высокого давления и защищают гидросистему от перегрузок.
Рабочая жидкость стекает на сторону низкого давления.
Клапаны ограничения давления одновременно служат для торможения гидродвигателя при нулевой подаче насоса.

Промывочный клапан и подпиточный контур.
Промывочный клапан 5 является распределителем с гидравлическим управлением. Когда подача насоса 1 равна нулю, подпиточный насос 6 через промывочный клапан 5, находящийся в среднем положении, предохранительный клапан 7 и радиатор охлаждения 8 сливает жидкость в бак.
С помощью предохранительного клапана
7 устанавливается подпиточное давление (низкое давление). Оно составляет, как правило, 8 — 15 бар.

высокого давления
(рабочее давление) включается промывочный клапан, открывающий канал, который соединяет сторону низкого давления с предохранительным клапаном 7.
Например, если слева расположена сторона высокого давления
(гидродвигатель 2 вращается вправо), то в этом случае промывочный клапан 5 через левую магистраль управления включается в правом направлении. Благодаря этому сторона низкого давления (справа) соединяется с предохранительным клапаном 7, которым управляет подпиточный насос.
Из стороны низкого давления жидкость через промывочный клапан 5 и предохранительный клапан 7 поступает в бак.
Одновременно подпиточный насос 6 через обратный клапан 9 подает рабочую жидкость на сторону низкого давления.
Обратный клапан 10 со стороны высокого давления закрыт.
При смене направления подачи регулируемого насоса давление на данный промывочный клапан подается с другой стороны. И весь цикл соответственно повторяется.
Контрольные вопросы:
1.
Элементы основного контура.
2.
Назначение отдельных элементов гидросистемы.
3.
Элементы предохранительного контура.
4.
Элементы контура подпитки.
5.
Элементы контура промывки и охлаждения.
6.
Взаимосвязь контуров промывки и подпитки в процессе работы.
7.
Найти элементы данного контура в гидросхеме одноковшового строительного экскаватора и отметить работу элементов закрытой гидросистемы в данном случае.

Лабораторная работа 2.2.
Рис. 2.1 Закрытая гидросистема

Гидросистема с использованием клапанов давления для
последовательного включения.
Цель работы: Изучение схемы гидропривода с различными
типами клапанов давления.
Гидросистема с регулированием давления в первом цилиндре и подключением второго цилиндра для выдвижения и возврата.
Второй цилиндр регулируется по давлению.
Перед нами на рис. 2.2 упрощенная схема зажимного устройства с подачей сверла. На ней представлен принцип гидравлического последовательного включения в зависимости от давления.
На практике необходимо следить за тем, чтобы проводился контроль положения цилиндра и давления с целью: получения очередного сигнала, в зависимости от выше указанных контролируемых величин. Это на схеме не показано.
4/2- распределитель 1, приводимый в движение педалью, удерживается в исходном положении с помощью пружины. Оба цилиндра (подача сверла и гидравлический зажим) втянуты. При включении распределителя 1 точка подключения Р соединяется с точкой подключения В, а точка подключения А с точкой подключения Т. Рабочая жидкость через открытый в исходном положении клапан регулирования давления 2 поступает в ци- линдр гидравлического зажима. Цилиндр выдвигается. Канал, соединяющий цилиндр подачи сверла, перекрыт клапаном подключения давления 3. После того, как цилиндр зажимного устройства занял заданное положение, давление нарастает. В цилиндре зажимного устройства устанавливается регулируемое клапаном 2 давление. В линии насос-клапан регулирования давления, давление возрастает до тех пор, пока не достигнет величины, установленной на клапане подключения давления 3.
Когда заданное давление достигнуто, клапан 3 открывается и цилиндр подачи сверла выдвигается со скоростью, установленной на регуляторе потока 5. Возврат цилиндров производится в обратном порядке. Цилиндр зажимного устройства отпускает заготовку только после того, как цилиндр механизма подачи сверла вернулся в исходное положение. Такая последовательность возврата определяется клапаном подключения давления 4. После того, как пружина вернула

распределитель 1 в исходное положение, начинается возврат цилиндров. Рабочая жидкость вначале поступает в цилиндр механизма подачи сверла. В этот момент канал, ведущий к цилиндру зажимного механизма, перекрыт клапаном подключения давления 4. Когда цилиндр подачи сверла достигнул конечное положение, давление продолжает нарастать.
Как только, достигается давление, установленное на клапане 4, этот клапан открывает канал цилиндра зажимного механизма и цилиндр начинает возвратное движение. В гидросистеме применяется саморегулирующий насос с компенсацией давления и регулируемой подачей (например, лопастной насос тип ). Таким образом, максимальное рабочее давление устанавливается непосредственно на насосе.
Контрольные вопросы:
1.
Типы и особенности применяемых в данной схеме клапанов давления.
2.
Работа гидросистемы.
3.
Порядок и последовательность включения клапанов давления.
4.
Добавьте необходимые элементы в насосной установке гидросистемы.
5.
Типы и особенности элементов для регулирования скорости перемещения рабочих элементов цилиндров.

Рис. 2.2. Схема гидропривода с использованием клапанов
давления.

Лабораторная работа 2.3.
Гидропривод с использованием двойного гидрозамка
Цель работы: изучение гидросистемы с использованием
двойного гидрозамка.
В ряде случаев для фиксации подвижных элементов гидроцилиндров недостаточно применение традиционных схемных решений, например, применение распределителей серии 44, которые обеспечивая хорошее торможение, не обеспечивают длительное удержание подвижных частей гидроцилиндра под нагрузкой. Если необходимо гарантированно зажать гидроцилиндр ( рис.2.3 ) в обоих направлениях движения, зафиксировав его в нужном положении, применяется сдвоенный управляемый обратный клапан 1( или двойной гидрозамок) с деблокировкой в обоих направлениях.
Данная схема применяется в различных подъемниках и кранах, например, для стабилизации стрелы крана или подъемника военного применения в период пуска объекта. Когда распределитель находится в положении, изображенном на схеме, цилиндр невозможно сдвинуть с места усилием извне.
В зависимости от направления приложения силы левый или правых гидрозамок герметически перекрывает отток рабочей жидкости.
Для выдвижения или возврата гидроцилиндра из подводящей стороны включается расположенный в магистрали слива гидрозамок.
Когда распределитель занял нейтральное положение, следует обратить внимание на то, чтобы обе точки подключения деблокируемых гидрозамков были разгружены в направлении магистрали бака. Только тогда можно обеспечить быстрое и точное закрытие конуса клапанов и герметичность перекрытий.
Контрольные вопросы:
1.
Компоновка гидросистемы. Особенности.
2.
Особенности применяемого распределителя.
3.
Область применения двойного гидрозамка.

Рис. 2.3. Схема применения двойного гидрозамка.
Лабораторная работа 2.4
Гидравлическая система с трехкаскадным дистанционным
ограничением давления

Цель работы: Изучение гидропривода с возможностью
регулирования давления в гидросистеме.
Если в гидравлической установке возникает необходи- мость применить трехкаскадное управление давлением, то это делается путем подключения двух дополнительных клапанов ограничения давления или двух клапанов предварительного управления.
На принципиальной схеме (рис.2.4.) изображен клапан ограниче- ния давления 1 с предварительным управлением, который с помощью распределителя 2 соединяется с одним из двух клапанов предварительного управления 3 или 4.
Когда распределитель 2 находится в нейтральном положении, клапаны 3 и 4 соединяются с баком. Давление в гидросистеме устанавливается на клапане ограничения давления 1 . Когда к распределителю 2 подключается напорный клапан 3 или 4 (в данном случае клапаны предварительного управления), то давление подается одновременно на клапан 1 и 3 или 4. Это означает, что на клапане 1 устанавливается максимальное рабочее давление, а в подключенном напорном клапане 3 или 4 более низкое давление. Эта схема может применяться и в качестве дистанционного управления.
Контрольные вопросы:
1.
Работа схемы.
2.
Особенности использования распределителей в данной схеме.
3.
Особенности использования клапанов давления в данной схеме.
4.
Нарисуйте развернутую схему предохранительного клапана с непрямым управлением.
5.
Отметьте особенности представленного на схеме гидроцилиндра.
6.
Отметьте как обеспечивается регулирование давления в гидросистеме.