Лабораторная работа №1. Гидроаппаратура и вспомогательные устройства

В объемном гидроприводе широко применяются распределительные устройства, назначение которых направлять поток жидкости от насоса к рабочим полостям силовых агрегатов и отводить его из нерабочих полостей в бак. Часто в распределительные устройства встраивают клапаны, которые предохраняют систему от перегрузок или ограничивают доступ жидкости к тому или иному агрегату. Различают крановые, золотниковые и клапанные распределительные устройства.

Наиболее распространены распределители золотникового типа (рис. 1), в которых жидкость от насоса подводится к каналу 4, откуда в зависимости от положения плунжера 1 поступает в правую или левую полость гидроцилиндра 6. Нерабочая полость гидроцилиндра соединена с каналом 3, ведущим в бак. Кольцевые выступы 2 и 5 предназначены для снятия давления с плунжера путем перепуска жидкости в сливную магистраль системы. Трехпозиционный золотник осуществляет подачу жидкости под давлением в одну полость гидроцилиндра и одновременно отводит ее из противоположной полости (крайнее левое положение плунжера).

При помещении плунжера в крайнее правое положение произойдет изменение направления движения штока гидроцилиндра. Среднее положение либо отсекает поток (заперто), либо соединяет напорную магистраль со сливной.

Предохранительные клапаны служат для ограничения давления в системе. Их изготовляют шариковыми, конусными и золотниковыми.

Рис. 1. Трехпозиционный золотниковый распределитель

а — схема положения золотника при выдвижении штока гидроцилиндра; б — условное обозначение на гидравлической схеме Принцип действия клапана основан на уравновешивании давления жидкости, действующей на клапан, и усилия его пружины. Когда давление жидкости преодолевает усилие предварительной затяжки пружины, клапан смещается со своего седла и открывает жидкости проход в бак. Регулировка клапана на требуемое давление жидкости сводится к затяжке его пружины. На гидравлических схемах предохранительный клапан изображается прямоугольником со стрелкой (рис. 2, а).

Перепускные клапаны предназначены для перепускания жидкости из напорной линии в сливную под действием инерционных сил при резких изменениях нагрузки. Они представляют собой два спаренных предохранительных клапана, установленных в общем корпусе (рис. 2, б).

Обратные клапаны (рис. 2, в) позволяют проходить потоку жидкости через клапан только в одном направлении. Они могут быть регулируемыми и управляемыми. При регулировании обратного клапана изменяют степень прижатия клапана к седлу. В управляемом клапане имеется дополнительный поршень, обеспечивающий открывание обратного клапана.

Рис. 2. Элементы схем гидравлических систем

а — предохранительный клапан; б — перепускной клапан; в — обратный клапан; г — нерегулируемый и регулируемый дроссели; д — регулятор потока; е — установка фильтра с перепускным клапаном; ж — установка гидроцилиндра с гидроаккумулятором; з — односторонний и двусторонний гидрозамки Дроссельные устройства (рис. 2, г) применяют для изменения подачи жидкости к гидравлическому двигателю с целью регулирования скорости ее движения. Широко распространены щелевые дроссели, у которых при повороте полой пробки, имеющей прямоугольную прорезь, изменяется площадь проходного сечения, а следовательно, и расход жидкости. Недостатком дроссельного регулирования является зависимость расхода от температуры рабочей жидкости. Более совершенны регуляторы потока, состоящие из дросселя и переливного клапана, обеспечивающие стабильный поток рабочей жидкости (рис. 2 д). Фильтры (рис. 2, е) служат для фильтрации рабочей жидкости и в большинстве строительных машин их устанавливают на всасывающей и сливной гидролиниях. Фильтры часто выполняют в сборе с перепускными клапанами.

Аккумуляторы служат для накопления энергии в периоды, когда потребители ее не работают или потребляют энергию в меньшем количестве, чем передают ее в систему насоса. Применение аккумуляторов позволяет использовать насосы меньшей мощности, а также обеспечивать энергией системы с эпизодическим действием потребителей в случаях перерывов в работе насосов.

На рис. 2, ж изображен вариант установки гидроцилиндра одностороннего действия и гидроаккумулятора. Для фиксации запертого положения гидроцилиндров в гидросхемы включают гидрозамки (рис. 2, з). Обратные клапаны замков не позволяют рабочей жидкости проходить по направлениям 1−3, 1−6 и 4−5. Движение жидкости по направлениям 3−1, 6−1 и 5−4 возможно. Для пропуска жидкости по направлению 1−3 следует подать давление по каналу 2. Пропуск жидкости по направлениям 1—6 и 4—5 возможен в случаях подачи давления по каналам 5 или 6.

Задание. Определить развиваемые усилия в штоках гидроцилиндров и скорость их движения. Описать работу гидросистемы по гидравлической схеме.

Исходные данные принять по таблице к заданию.

Таблица исходных данных к заданию

Пример. Определить развиваемые усилия в штоках гидроцилиндров и скорость их движения по следующим исходным данным: рабочий объем шестеренного насоса 67 см ³; номинальное давление в гидросистеме 10 МПа; частота вращения вала гидронасоса 1700 мин-1; объемный КПД = 0,94. Описать работу гидросистемы бульдозера по гидравлической схеме (рис. 3).

Диаметры цилиндров dц 1 =140 мм, dц 2=100 мм.

Диаметры штоков dш 1 = 80 мм, dш 2 = 60 мм.

Решение.

Подача за один оборот:

где — рабочий объём шестеренного насоса (см 3); - объемный КПД.

Подача за одну минуту:

где n — частота вращения вала гидронасоса (мин-1).

Равенство для перевода из кубических сантиметров в литры .

Площади поршней гидроцилиндров:

;

где — число «пи» — постоянное значение, численно равное 3,14; dц — диаметр цилиндра (см).

Площади штоков:

где dш — диаметр штока (см).

Рабочая площадь штоковой полости:

Развиваемое усилие при выдвижении штока.

:

где p — номинальное давление в гидросистеме (H).

Усилие, развиваемое при втягивании штока:

:

Скорости выдвижения штоков:

Описание работы гидросистемы бульдозера (см. прил. 1). Рабочая жидкость при работе насоса направляется к трем четырехпозиционным золотниковым гидрораспределителям. Все золотники закрыты и жидкость через дроссель по проходному каналу каждого золотника, по сливной магистрали через фильтр поступает в бак. Таков путь циркуляции жидкости. Если переместить золотник распределителя 3 так, чтобы участок IV был соединен с гидролиниями, то рабочая жидкость будет направлена в штоковые полости цилиндров 10. При этом жидкость из поршневых полостей цилиндров через золотник 3 по сливной гидролинии поступает в фильтр 7 и далее в гидробак 8. Если сместить золотник 3 для подключения каналов участка II к гидролиниям, то изменится направление движения штоков, они будут выдвигаться. Если участок I соединить с гидролиниями, то поршни гидроцилиндров 10 будут находиться в плавающем положении. Аналогично осуществляется управление и гидроцилиндром 1, но гидрозамок не позволяет поршню находиться в плавающем положении, оба обратных клапана будут закрыты. При переводе золотника 4 в положения II или IV поток жидкости, попадая в гидрозамок, сместит поршень со штоками и отожмет один из обратных клапанов, что откроет путь жидкости из цилиндра в сливную гидролинию. По другой гидролинии от золотника 4 жидкость непрерывным потоком будет поступать в гидроцилиндр.