Контрольная работа по "Гидравлике"

В системе, показанной на рис. 1, б, установлен поворотный гидродвигатель 14 и параллельно ему - дроссель 12. При полном открытии дросселя частота  вращения гидромотора минимальна, так как большая часть потока жидкости отводится через него в бак, минуя гидродвигатель. По мере закрытия дросселя 12 частота вращения гидродвигателя 14 будет увеличиваться и достигнет наибольшего значения при полном закрытии дросселя. В средней позиции распределителя 13 линия насоса 9 замкнута на бак. При перегрузке гидродвигателя 14  давление в напорной линии может превысить допустимое значение, тогда через предохранительный клапан 10 часть жидкости будет отводиться в бак. Вместо дросселя для регулирования гидропривода может быть использован дроссельный распределитель. Фильтры 1 и 11 в системах с разомкнутой циркуляцией обычно устанавливаются перед насосом или после него для обеспечения полнопоточной фильтрации.

Рис.1 Схемы гидроприводов  с циркуляцией жидкости

В гидросистемах  с насосами мощностью более 6 кВт  на сливной линии устанавливают охладитель жидкости 15. В системе с замкнутым контуром циркуляции жидкости (рис. 1, в) установлен насос 16 с регулируемой подачей. Гидромотор 23 имеет плавное или ступенчатое регулирование рабочего объема. При подаче рабочей жидкости насосом 16 в линию а она является напорной и защищается от перегрузки (высокого давления) предохранительным клапаном 22, перепускающим в этом случае некоторое количество жидкости в сливную линию б. При изменении направления подачи насоса 16 меняется направление вращения гидромотора 23. Линия б становится напорной и защищается от перегрузки предохранительным клапаном 21. В некоторых случаях устанавливается реле давления, отключающее или разгружающее насос  при аварийном повышении давления. В сливной линии поддерживается небольшое избыточное давление, предохраняющее от подсоса воздуха через неплотности и делающее работу насоса более устойчивой. В случае падения давления в сливной линии ниже установленного значения насос 17 системы подпитки через невозвратный клапан 20 заполнит ее до требуемого давления, после чего через переливной клапан 19 рабочая жидкость от насоса 17 будет направляться в бак 24. Жидкость, подаваемая насосом 17, подвергается полнопоточной фильтрации в фильтре 18. При необходимости в систему подпитки включается охладитель. В замкнутых гидросистемах применяется объемное регулирование путем изменения рабочего объема насоса или гидромотора в зависимости от выбранной схемы гидропривода. Регулирование изменением рабочего объема насоса (рис. 2, а). Схема включает регулируемый насос и нерегулируемый гидромотор. Частота вращения вала гидромотора  плавно изменяется при изменении подачи насоса. С увеличением рабочего объема насоса при постоянной нагрузке мощность гидропривода Nг возрастает, а давление нагнетания и крутящий момент Мг гидромотора с нерегулируемым рабочим объемом остаются постоянными. При увеличении нагрузки давление в напорной гидролинии возрастает до значения срабатывания предохранительного клапана. Автоматический регулятор постоянной мощности. Устанавливается на насосе (рис. 2, б), при повышении давления снижает подачу насоса и частоту вращения гидромотора. Датчиком в регуляторе является пружина, нагруженная усилием рабочего давления и воздействующая на орган управления подачей. Пружина обеспечивает гиперболическую зависимость между

крутящим моментом Мг и частотой вращения гидромотора. Регулирование изменением рабочего объема гидромотора (рис. 2, в) осуществляется в системах, включающих нерегулируемый насос и регулируемый гидромотор. Поскольку подача насоса не изменяется при постоянной нагрузке, мощность Nг тоже будет оставаться постоянной. При уменьшении рабочего объема гидромотора частота вращения его вала будет увеличиваться, а крутящий момент Мг уменьшаться по гиперболической зависимости. Регулирование изменением рабочих объемов насоса и гидромотора (рис. 2, г) увеличивает диапазон регулирования гидропривода. Схема включает регулируемый насос и регулируемый (плавно или ступенчато) гидромотор. При пуске гидропривода насос имеет нулевой рабочий объем, а гидромотор - максимальный. Постепенное увеличение частоты впащения вала гидромотора производится в следующем порядке: увеличивают рабочий объем насоса до максимального, частота вращения пг и мощность Nг при этом возрастают до номинального значения, крутящий момент Мг остается постоянным; уменьшают рабочий объем гидромотора, частота вращения вала гидромотора при этом возрастает, а крутящий момент Мг уменьшается по гиперболической зависимости. Гидросистемы с разомкнутой циркуляцией просты и надежны, легко заполняются жидкостью до полного удаления воздуха, но их продолжительная работа связана со значительными выделениями теплоты, поэтому они применяются в гидроприводах с кратковременными режимами работы или в установках малой мощности (до 25 кВт).Гидросистем с замкнутой циркуляцией не имеют цистерн, при длительном бездействии они остаются заполненными жидкостью, что сокращает время подготовки к действию и снижает вероятность окисления рабочей жидкости. В этих системах легко осуществляется обратная связь между рабочим давлением и подачей насоса, что создает условия для поддержания мощности привода  постоянной.

8.Дать краткую классификацию  насосов и гидродвигателей.  Начертить принципиальную схему насоса и определить его основные параметры: теоретическую производительность, рабочий объем, полезную и приводную мощность. Описать принцип его работы.

Исходные данные: Тип насоса и показатели его работы: тип насоса-АП (аксиально-поршневой);

производительность  насоса Q=200 л/мин;частота вращения  n=1450мин^-1;Давление Р=15МПа;

Гидравлические машины - это такие  машины, которые механическую энергию  двигателя преобразуют в механическую энергию жидкости, или, наоборот, механическую энергию жидкости в механическую энергию двигателя. Гидравлические машины делятся на насосы и гидродвигатели (гидромоторы).

Насосами следует называть гидравлические машины, в которых механическая энергия  преобразуется в энергию перекачиваемой жидкости. Здесь понятие жидкости представляется в широком смысле, т.е. к категории жидкости относятся и сильно сжимаемые среды, т.е. газы. В таком представлении о жидкой среде компрессоры также являются насосами, предназначенными для перекачки газов. Насосы, включая компрессоры, имеют много общего с гидродвигателями, т.к. в них совершается процесс, обратный процессу, происходящему в насосах, т.е. энергия жидкости (газа) преобразуется в механическую энергию двигателя. Этим объясняется то, что конструктивное оформление насосов и гидродвигателей в принципе одинаковое.

Под понятием о гидроприводе следует  представлять систему, в которой  энергия жидкости (газа) перекачиваемой насосами (компрессорами), используется для привода в действие гидродвигателя (пневмодвигателя), механическая энергия которой используется для различных целей.

Насосы делятся по принципиальному  отличию в устройстве и принципу действия на динамические и объемные. Динамическими называются насосы, в которых увеличение энергии жидкости осуществляется путем воздействия гидродинамических сил, приложенных в жидкости, в незамкнутой, постоянно сообщающейся со входом в рабочую камеру и выходом из нее. Объемными называют насосы, в которых увеличение энергии жидкости осуществляется за счет периодического вытеснения ее из замкнутой рабочей камеры при помощи вытеснителей.

К динамическим относятся лопастные, вихревые и струйные насосы, а к  объемным насосам относятся поршневые, роторные и диафрагменные. Гидродвигатели также делятся на динамические и объемные. К динамическим гидродвигателям относятся турбины, которые делятся на радиальные, радиально-осевые, осевые и тангенциальные. К объемным гидродвигателям следует отнести все типы объемных насосов, т.к. они в принципе могут быть использованы в качестве гидродвигателей с определенными конструктивными особенностями, необходимыми для гидравлически наиболее целесообразного осуществления обратного процесса - преобразования энергии потока жидкости в энергию двигателя.

Аксиально-поршневые  насосы – это разновидность роторно-поршневых  гидромашин с аксиальным расположением цилиндров (т.е. располагаются вокруг оси вращения блока цилиндров, параллельны или располагаются под небольшим углом к оси).Существует деление по типу вытеснителя на аксиально-плунжерные и аксиально-поршневые гидромашины. Отличаются они тем, что в первых в качестве вытеснителей используются плунжеры, а во вторых — поршни см. рис.1.

рис.1

Насосы данного  типа являются самыми распространёнными  в современных гидроприводах. По количеству конструктивных исполнений они во много раз превосходят прочие типы гидронасосов. Эти насосы обладают наилучшими габаритно-весовыми характеристики (иными словами имеют высокую удельную мощность), обладают высоким КПД.Насосы этого типа способны даватьдавление до 40МПа и работать на высоких частотах вращения (насосы общего применения имеют частоты до 4000 об/мин, но существуют специализированные насосы этого типа с частотами вращения до 20000 об/мин).  
 
Все аксиально поршневые насосы можно разделить на 2 типа:  
-С наклонным блоком (ось вращения блока цилиндров располагается по углом к оси вращения вала)  
-С наклонным диском (ось вращения блока цилиндров совпадает с осью вращения вала) 
На рис.2  показана конструктивная схема аксиально -поршневого насоса с наклонным блоком. При вращении вала насоса, вращается шарнирно соединенный с ним блок цилиндров. При этом поршни совершают поступательные движения. Блок цилиндров прилегает к распределителю который имеет два паза: один паз соединен с линией всасывания, а другой с линией нагнетания. При выдвижении поршня цилиндр движется над пазом всасывания (см. вид А рис.2) и наполняется жидкостью. После прохождения нижней мертвой точки (точки в которой поршень находится в максимально выдвинутом состоянии) цилиндр соединяется с пазом нагнетания в распределителе и начинает вытеснять жидкость из цилиндра пока не достигнет верхней мертвой точки (точки в которой поршень находится в максимально утоленном в цилиндр состоянии). Далее Цилиндр снова соединяется с пазом всасывания и цикл повторяется. Система распределения используемая в данной конструкции насоса называется золотниковой.

рис.2

Утечки из цилиндров  во время нагнетания скапливаются в  корпусе насоса. Чтобы не допустить  роста давления в корпусе, на насосах  данной конструкции имеется линия  дренажа. Если ее заглушить, то это приведет к выходу из строя манжеты вала и нарушению герметичности насоса, а в некоторых случаях – к разрушению корпуса насоса. 

рис.3

 

На рис.3 показана конструкция насоса с наклонным  диском. Принцип работы насоса с наклонным диском аналогичен работе насоса с наклонным блоком. Насос данной конструкции так-же имеет золотниковое распределение. Отличие конструкций состоит в соосности осей вала и блока цилиндров. Для насосов конструкций рис. 2,3 возможны исполнения с изменяемым рабочим объемом. Изменение рабочего объема происходит за чет изменения угла наклона диска или блока (в зависимости от конструкции).  Для аксиально-поршневых насосов необходим механизм синхронизации вращения приводного вала и блока цилиндров.

Дано:

 Q=200 л/мин

n=1450мин^-1

 Р=15МПа

------------------

Q_т-?V_о-?N_т-?N_п-?         Решение:

Рабочий объем насоса:

Полезная мощность:

Объемный КПД аксиально-поршневых  насосов  =0,95-0,98

Подводимая мощность насоса:

 

 

Задание 2:

1.Начертить принципиальную схему  клапанного поршневого насоса  эксцентрикового типа и описать его работу.

 

 

 

Рис 1. Схема  поршневого насоса одинарного действия	Рис 2  Схемы  гидравлической части насосов. а - одноцилиндровый  поршневой насос двойного действия; б - плунжерный диафрагменный насос одинарного действия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На рис. 1  представлена схема горизонтального поршневого насоса одинарного действия. Он состоит из цилиндра 6, поршня 2 плотно пригнанного к стенкам цилиндра и движущегося возвратно-поступательно, и двух регулирующих клапанов — всасывающего 3 и нагнетательного 5. Снизу к корпусу присоединен всасывающий трубопровод 4 с приемной сеткой 1, предохраняющей насос от попадания в него посторонних предметов. При повороте кривошипа 8 по стрелке со от 0° до 180° поршень 2 перемещается в сторону увеличения объема цилиндра и образует разреженное пространство. Всасывающий клапан 3 открывается и жидкость по всасывающей трубе 4, под действием атмосферного давления, устремляется из бассейна в цилиндр насоса. При обратном ходе поршня из правого крайнего положения влево, что соответствует повороту кривошипа от 180° до 360°, всасывающий клапан закрывается, а нагнетательный клапан 5 открывается и жидкость выталкивается в нагнетательный трубопровод 7. Действие поршневого насоса за один оборот коренного вала можно расчленить на его составляющие: процесс всасывания, при котором происходит подъем жидкости из нижнего резервуара в цилиндр насоса, и процесс нагнетания, при котором жидкость вытесняется из цилиндра с энергией, достаточной для преодоления всех видов сопротивлений на напорной стороне насоса.

В насосах двойного действия обе стороны поршня являются рабочими. Цилиндры таких насосов  имеют четыре клапана (см. рис. 2, а). При  ходе поршня влево всасывающий 1 и нагнетательный 2 клапаны открыты. Через клапан 1 происходит всасывание, а через клапан 2 — вытеснение жидкости в нагнетательный трубопровод. В это время клапаны 3 и 4 закрыты. При обратном ходе поршня через клапан 3 жидкость поступает в цилиндр, а через клапан 4 производится подача жидкости в нагнетательный трубопровод. В рассматриваемых насосах всасывание и нагнетание жидкости происходит при каждом ходе поршня. Трехцилиндровый насос одинарного действия составляет агрегат из трех соединенных вместе насосов одинарного действия. Поршни трехцилиндровых насосов одинарного действия получают движение от кривошипов, установленных под углом 120°. Данные насосы имеют общую всасывающую и нагнетательную линии. Двухцилиндровые насосы двойного действия составляются из двух одноцилиндровых насосов двойного действия, включенных в общую всасывающую и нагнетательную линии. В диафрагменном насосе, схема гидравлической части которого представлена на рис. 2, б, всасывание и нагнетание осуществляется изменением формы диафрагмы. Он представляет собой обычный насос одинарного действия, в котором перекачиваемая абразивная жидкость 1 отделена гибкой диафрагмой 2 (прорезиненная нейлоновая ткань) от рабочей жидкости 3.

 

2.Принципиальные особенности высокомоментных гидродвигателей и перспективы их применения в горных машинах. Привести схему и кратко описать работу пластинчатого высокомоментных  гидродвигателей.

 

 

 Такой механизм как гидромотор, способен наиболее оптимально обеспечить непрерывное вращательное движение любого механизма. По своим основным техническим характеристикам гидромоторы  классифицируются по скорости вращения:

1)            быстроходные (низкомоментные). Такой механизм характеризуется проделыванием большого количества оборотов вместе с относительно небыстрым вращающим моментом;

2)            тихоходные (высокомоментные). Отличие в наличии небольшого числа оборотов наряду с высокоскоростным вращающим моментом;

Как считают  в ВНИИПТМАШе, тихоходный высокомоментный  гидромотор выдаёт число оборотов в  минуту менее 100, а крутящий момент превышает 100 кГм. Кроме того, учитывается наибольшее число оборотов по отношению к номинальному моменту.

При проектировании и строительстве подъёмно-транспортных машин, развиваемые скорости оборотов для которых недостаточно высоки, с помощью высокомоментных гидромоторов удалось добиться возможности непосредственного  присоединения силового агрегата с рабочими механизмами без использования червячных, зубчатых и прочих передач. За счёт использования высокомоментного гидромотора удаётся достичь компактности машины, вместе с тем снизив её вес. Такие показатели способствуют росту КПД и высокой надёжности при эксплуатации. Всё большее количество конструкторских организаций берёт под свою опеку отделы по созданию новых механизмов высокомоментных гидромоторов, видя в данной области развития большие перспективы на будущее.  Подъёмно-транспортные агрегаты, использующие в своей конструкции гидропривода, спровоцировали интенсивное развитие гидродвигателей различных конструкций и типов, каждый из которых имеет свои особенности. До недавнего времени наибольшей популярностью пользовались именно аксиально-поршневые гидромоторы на низких оборотах, в виду того что они были наиболее детально освоены в промышленности. Но без наличия редукторов с высоким передаточным отношением такие гидродвигатели работать не могли, а это означало лишь одно: конструкция требовала больших габаритов, а вес её был высок. В большинстве случаев конструкция радиально-поршневых гидромоторов предусматривает вращение благодаря поршню, перемещающемуся и давящему на верхнюю часть профильного статора, при этом поверхность его находится под определённым углом к направлению его хода. Крутящий момент на валу достигается касательной составляющей силы. Поршень воздействует на профильный статор непосредственно, либо через ролики. Не редки случаи, когда конструкцией предусмотрено вращение эксцентричного вала кривошипа, вызывающее движение поршня.