Файл: gidrmet.pdf

МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ ТА ПРОДОВОЛЬСТВА УКРАЇНИ

ВІННИЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

М.І.Іванов, І.М.Подолянин, В.С.Руткевич

ГІДРОПРИВОД СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОЇ ТЕХНІКИ

Методичні вказівки

по вивченню та виконанню лабораторних робіт

Вінниця 2013

1

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1

БАКИ ГІДРОСИСТЕМ

Мета роботи: вивчити призначення, різновиди, переваги та недоліки баків різних конструкцій.

Призначення

Робоча рідина, що використовується в гідросистемі, розміщується в ємкостях, які називаються гідравлічними баками, або гідробаками. Баки призначенні для зберігання робочої рідини часткового очищення та її охолодження. Бак віддає рідину в всмоктуючі магістралі насосів і в той же час одержує її із зливних і дренажних магістралей. У загальному випадку конструкція бака, і кількість рідини в ньому повинні бути такими, щоб забезпечувалася хімічна й фізична стабільність робочої рідини при різних температурних режимах і ступені забруднення або запиленості навколишнього середовища.

Зображення на схемах, різновиди

Залежно від умов роботи розрізняють баки, що перебувають під атмосферним (рис. 1,а) і під надлишковим (рис.1,б) тиском (відкриті та закриті) ДЕРЖСТАНДАРТ 2.782-68

Рис.1. Типи гідравлічних баків

На рис.2 показані найбільш розповсюджені конструктивні схеми гідробаків. Схема гідробака відкритого типу показана на рис.2,а. Робоча рідина через горловину 3 (з сіткою) заливається в корпус 2 бака. З системи рідина попадає в бак через насадок 1. Насадок 7 є усмоктуючим. Через нього рідина попадає в систему. Для того, щоб зважені механічні частки встигли опуститися на дно, а пухирці газу - спливти на поверхню, застосовують перегородки 4. Сапун 5, що містить фільтр для захисту внутрішнього об’єму бака від потрапляння бруду, служить для з'єднання з навколишнім середовищем об’єму над вільною поверхнею рідини. Рівень рідини в баці показує рівнемір 6. Недоліком таких баків є постійне відновлення повітря, що містись вологу (через зміну об’єму рідини, що бере участь у роботі гідроприводу). На стінках бака конденсується вода, що, потрапляючи в робочу рідину, погіршує її властивості, приводить до необхідності більш частішої її заміни (водяний конденсат утворюється через різницю температур стінок бака й дотичного з ними повітря, що перебуває над вільною

5

поверхнею рідини в баці).

Особливістю бака, схема якого показана на рис.2,б, є його герметичність, що дозволяє позбутися від недоліків, властивим бакам, схема яких зображена на рис.2,а. У таких баках за рахунок надлишкового тиску інертного газу (наприклад, азоту, що подається через штуцер 1) над вільною поверхнею робочої рідини досягається її (рідини) ізоляція від навколишнього середовища, полегшується робота насоса. Такі баки називаються газонаповненими.

1

д)

Рис. 2. Конструктивні схеми гідробаків

Недоліком таких баків є ймовірність розчинення газу в рідині, що приводить до зниження жорсткості гідросистеми, і до переривчастого руху виконавчих елементів гідросистеми, може викликати порушення її (гідросистеми) стійкості проти автоколивань.

У поршневих гідробаках, виконаних за схемою, показаною на рис.2,в

6

забезпечується надлишковий тиск рідини у гідросистеми й, разом з тим, відсутній контакт рідини з газом. У корпусі 2 розміщений поршень 3, що підтискається плунжером 4. До торця плунжера підводиться з напірної магістралі гідросистеми рідина. Сила, що діє з боку плунжера на поршень і забезпечує в баці надлишковий тиск, залежить від площі торця плунжера.

У баці, схема якого зображена на рис.2,г, тиск на поршень 2 здійснюється не плунжером, а пружиною 1.

До недоліків баків, виконаних по схемах показаних на рис.5,6, слід віднести відносну складність конструкції, через наявність ущільнюючих пристроїв, а також високі вимоги до виготовлення точних поверхонь, (плунжер, поршень).

На рис.2,д показана схема бака з еластичною діафрагмою, що забезпечує герметизацію порожнини з робочою рідиною. Він називається баком мембранного типу. У корпусі 2 розміщена еластична діафрагма 3. Насадки 1 та 6 служать відповідно для подачі рідини в бак і гідросистему. Повітря в бак нагнітається через штуцер 5.

До недоліків такого баку можна віднести те, що еластична діафрагма (мембрана) може зруйнуватися, і такий бак не ремонтопридатний.

Гідросистеми, у яких застосовуються баки з механічним поділом рідинного й газового середовищ (рис.2,в,г), значно надійніші в експлуатації. Застосовувана в них рідина більш довговічна (зміна рідини відбувається значно рідше). Крім того, у таких баках підтримується необхідний рівень рідини, що дуже важливо, тому що зниження рівня викликає інтенсивну циркуляцію, При зниженні рівня рідини в баці в місцях підключення всмоктуючого трубопроводу може утворитися вирва, через яку буде попадати повітря.

Розрахунок мінімальної ємності бака

Як приклад розглянемо гідросистему рис.3 з акумулятором, що підключається до циліндра тільки під час прискореного ходу /при низькому тиску в системі/.

Робота відбувається в такий спосіб. Під час робочих переміщень поршня в циліндрі 5 рідина з бака 1 через всмоктуючі й напірні трубопроводи, фільтр 7 і розподільник 6 подається тільки від меншого насоса 10, тиск у якому контролюється клапаном 4. Зворотний клапан 8 закритий, і від насоса 11 /більшої продуктивності/ через зворотний клапан 9 відбувається зарядка акумулятора 14 до величини настройки клапана низького тиску 12. При холостому ході поршня до циліндра надходить рідина одночасно від двох насосів 10, 11, й акумулятора 14. Таке використання обсягу рідини, укладеного в акумуляторі, дає можливість установлювати насоси з меншою сумарною продуктивністю. На злив рідина надходить через дренажні г, зливальні а трубопроводи, магістраль 3 і радіатори /теплообмінники/ 2. Контроль тиску здійснюється манометром 13.

Мінімальна ємність бака Vmin визначається як сума змін ємностей елементів гідросистеми в процесі її роботи. При цьому необхідно враховувати витоки рідини, її теплове розширення, стиснення і перевищення рівня над забірним каналом.

7

Зміна ємності гідросистеми ∆v, у процесі зарядки і розрядки акумулятора дорівнює різниці обсягів рідини в акумуляторі при максимальній його зарядці Vmak і розрядці Vmin:

Зміна обсягу ∆v2 при роботі силового гідроциліндра визначається як різниця робочих обсягів штокової Vшт безштокової Vбш порожнин:

де Кр- коефіцієнт піддатливості трубопроводів і порожнин гідроапаратури, заповнених робочою рідиною, що враховує сумарний ефект від стискальності робочої рідини й деформації стінок порожнин /ІІ/;

Wp - обсяг порожнин і магістралей, що перебувають під тиском; р - тиск у напірній магістралі.

Обсяг рідини, необхідний для компенсації витоків,

8

каналом для того, щоб при максимальній витраті не могла утворитися вирва в забірного каналу. Тоді ця кількість, л:

де S - площа поверхні рідини в площині, що проходить через забірний канал й обмеженої периметром багатокутника, утвореного перетинанням поверхні рідини зі стінками бака.

Таким чином, мінімальний обсяг масла в баці

У баці, крім обсягу масла, є також і повітряний обсяг ∆Vвозд, який необхідний для запобігання влучення рідини в дренажну систему й повітряний фільтр. Обсяг звичайно вибирається рівним 10-15% обсягу ∆Vmin, тобто

Тоді мінімальна ємність бака

Примітка. При проведенні попередніх розрахунків ємність бака часто вибирають рівній 2-5-хвилинної продуктивності насоса для машин, у яких гідропривід активних робочих органів задіяний постійно, /періодично/, то - 1/3-1/4 хвилинної продуктивності.

Конструювання гідравлічних баків

При проектуванні баків варто керуватися вимогами й рекомендаціями ДЕРЖСТАНДАРТ 15770-71 "Баки для гідравлічних і мастильних систем. Загальні технічні умови". Досить широке поширення, незважаючи на зазначені раніше недоліки, мають баки, конструктивна схема яких показана на рис.2,а.

На рис.4 зображена розрахункова схема компановки гідравлічного бака. Перегородки 6,9,10 ділять бак 4 на відсіки /бак повинен мати не менш двох відсіків/. В одному з них розміщується усмоктувальна труба 3 з насадком 2. Зріз труби /особливо, коли насадок не передбачений конструкцією/ повинен бути вище від дна не менш, ніж на два діаметри труби.

В саму далеку від всмоктуючої труби частину бака опускаються кінці дренажних 11 і зливальних 12 труб із зливною насадкою 15. Крім того, для поліпшення умов виділення повітря з рідини усмоктувальну трубу від зливальних труб розділяють перегородкою 9 з висотою, рівною 2/3 висоти мінімального рівня рідини в баці. Для полегшення виділення пухирців повітря з рідини й опускання часток бруду на дно бака перегородки роблять перфорованими /у цьому випадку створюються умови для рівномірної, швидкості плину рідини уздовж нижньої частини бака /.

Перегородка 10 призначена для затримки піни, що збирається в зливальному відсіку внаслідок недостатності гасіння кінетичної енергії зливального потоку. Тому при конструюванні бака треба особливу увагу звернути на розробку насадок

9