2. Расчет параметров гидравлических машин и гидроприводов
2.1. Принцип работы и устройство основных гидравлических машин
К гидравлическим машинам относятся устройства, предназначенные для создания или использования потока жидкой среды как носителя энергии. В это понятие часто включают и гидропередачи (гидроприводы). Гидроприводы являются совокупностью насосов и гидродвигателей, соединенных между собой определенным образом в рамках системы, служащей для передачи и преобразования энергии с помощью жидкой среды.
Все гидромашины, а также гидропередачи по принципу действия делятся на два вида: динамические и объемные.
Насос представляет собой машину для создания потока жидкой среды. В динамическом насосе жидкая среда перемещается под силовым воздействием на нее в камере, постоянно сообщающейся со входом и выходом насоса. Для объемного насоса характерным является то, что жидкая среда в нем перемещается путем периодического изменения объема занимаемой ею камеры, попеременно сообщающейся со входом и выходом насоса.
Гидродвигатель служит для преобразования энергии потока жидкости в энергию выходного звена.
Гидрообъемные приводы используются, в основном, для приведения в движение рабочих органов строительных машин и ходового оборудования малогабаритных технологических машин.
Гидродинамические приводы используются в трансмиссиях для приведения в движение колесного или гусеничного ходового оборудования строительных машин средней и большой мощности.
Рассмотрим устройство и работу гидрообьемной трансмиссии, схема которой показана на рис. 2.1.
Рис. 2.1. Гидравлическая схема гидрообъемного привода:
1 – насос; 2 – обратный клапан; 3 – напорная магистраль;
4 – гидрораспределитель; 5 – гидроцилиндр (гидродвигатель); 6 – сливная магистраль; 7 – предохранительный клапан; 8 – фильтр; 9 – бак
Работает данный гидропривод следующим образом.
Рабочая жидкость всасывается из бака 9 насосом 1 и подается через обратный клапан 2 по напорной магистрали 3 в золотник 4 и далее в одну из полостей силового гидроцилиндра 5. Из противоположной полости гидроцилиндра рабочая жидкость через фильтр 8 по сливной магистрали 6 сливается в бак. Для предохранения гидросистемы от перегрузок на напорной линии устанавливают предохранительный клапан 7, сбрасывающий при превышении давления, на которое он отрегулирован, избыток рабочей жидкости в бак.
В гидроприводах строительных машин широко распространены шестеренные, аксиально-поршневые и лопастные насосы и гидромоторы. Как правило, гидромашины являются обращаемыми, т.е. могут работать как в режиме насоса, так и в режиме мотора.
Рассмотрим устройство и принцип работы основных типов гидромашин.
Шестеренные насосы
Шестеренные насосы выполняют с внешним и внутренним зацеплением. Они могут иметь одну или несколько секций. Рассмотрим устройство односекционного насоса типа НШ с внешним зацеплением, представленного на рис. 2.2
Рис. 2.2. Схема односекционного шестеренного насоса
с внешним зацеплением
,,,
При вращении шестерен 1 и 2 навстречу друг другу в направлении, указанном стрелками, рабочая жидкость поступает во всасывающую полость корпуса 3 насоса. Из всасывающей полости жидкость, заключенная во впадинах между зубьями шестерен, переносится в камеру нагнетания и выдавливается из этих впадин зубьями сопряженной шестерни в напорную магистраль.
Число зубьев шестерни составляет от 6 до 12. Односекционные насосы развивают рабочее давление до 14 МПа (140 кгс/см2), многосекционные – более 14 МПа.
Шестеренные насосы просты по конструкции, малогабаритны и имеют невысокую стоимость.
Основные недостатки – малый КПД (0,7 ... 0,85) и небольшой срок службы при работе с высоким давлением.
Производительность (подача) шестеренных насосов равна, см3/мин,
,
(2.1)
где
– число зубьев ведущей шестерни;
– модуль
зацепления шестерен, см;
n – частота вращения ведущей шестерни, мин-1;
– ширина
шестерни, см;
– объемный
КПД насоса.