Строительные машины и оборудование, справочник





Гидравлический привод машин и механизмов

Категория:
   Транспортное строительство


Гидравлический привод машин и механизмов

Использование жидкости высокого давления в силовых устройствах машин позволило создать эффективные и Компактные гидравлические передачи энергии, развиваемой первичным агрегатом, к ее исполнительным рабочим органам, обеспечило плавное регулирование рабочих скоростей машины, упростило механическую часть передаточных трансмиссий с уменьшением их общей массы, позволило автоматизировать рабочие процессы и облегчило труд обслуживающего машину персонала.

В гидравлический привод включены элементы, преобразующие механическую энергию двигателя в энергию движущегося потока жидкости и энергию потока жидкости — снова в механическую энергию, а также устройства обслуживания и управления.

Энергия в гидропередачах преобразуется гидродинамическими муфтами, гидротрансформаторами и гидродвигателями.



Устройства обслуживания состоят из систем охлаждения, питания и очистки рабочей жидкости. Они служат для управления потоком жидкости, прямой и обратной связи между элементами гидропередачи, а также связи этих элементов с двигателем машины.

Гидравлические приводы машин подразделяются на гидродинамические, в которых используется кинетическая энергия движущегося

потока жидкости при сравнительно низких давлениях жидкости, и гидрообъемные, в которых используется энергия высокого статического давления жидкости, движущейся с небольшой скоростью.

Основными элементами гидродинамических приводов являются гидромуфты и гидротрансформаторы.

Гидромуфты применяются при передаче мощности с ведущего вала на ведомый вал без изменения крутящего момента.

Гидромуфта состоит из ведущего насосного колеса, соединенного с валом двигателя, и ведомого колеса (турбины), соединенного с валом, и исполнительного механизма. Проточная часть гидромуфты образована двумя ограничивающими поверхностями — внутренней и наружной, называемыми торами. Между торами расположены лопатки прямолинейного профиля. Все элементы гидромуфт заключены в разъемный корпус.

Рис. 1. Схема гидромуфты

При пуске двигателя начинает вращаться насосное колесо. Лопатки колеса увлекают жидкость, сообщая ему необходимую скорость: с увеличением скорости потока жидкости ее давление на лопатки ведомого колеса 3 возрастает, в результате чего ведомое колесо вращается и приводит в действие исполнительный механизм.

Гидромуфты позволяют плавно трогать с места исполнительный механизм, поддерживать необходимое число оборотов двигателя благодаря пробуксовке муфты при резком увеличении нагрузки, гасить вибрацию и отключать двигатель при перегрузке.

Гидромуфта не отключает полностью двигатель от исполнительного механизма на холостом ходу в результате продолжающейся циркуляции потока жидкости.

Гидротрансформатор представляет собой энергетическую машину, обеспечивающую передачу мощности с ведущего вала на ведомый вал с преобразованием крутящего момента, а также передачу скорости вращения ведущего вала.

Гидротрансформатор с односторонним вращением ведущего и ведомого валов преобразует крутящий момент по величине и знаку, а гидротрансформатор с разносторонним вращением ведущего и ведомого валов преобразует крутящий момент только по величине. Преобразование крутящего момента обеспечивается реактором.

В зависимости от числа турбин в рабочей полости гидротрансформаторы делятся на одно-, двух- и трехступенчатые, а по типу турбин — на гидротрансформаторы с осевой, центробежной и центростремительной турбинами.

Гидравлические приводы етроительных и дорожных машин отечественного производства комплектуются одноступенчатыми гидротрансформаторами с различными схемами расположения насосных и турбинных колес.

Гидротрансформаторы с расположением колес по схеме «а» имеют центростремительные турбины и применяются в гидропередачах скреперов, пневмошинных катков и погрузчиков.

Рис. 2. Схемы расположения колес и реактора в гидротрансформаторах строительных и дорожных машин: Г — турбинное; Я — насооное; Р — реактор

Гидротрансформаторы с расположением колес по схеме «б» имеют осевую турбину и применяются в гидроприводах экскаваторов, кранов, моторных катков и других видов строительных машин.

Недостатком гидротрансформатора является сравнительно низкий к. п. д. (т)шазс = 0,86). Преимущество — способность существенно улучшить характеристику двигателей внутреннего сгорания, что расширило применение гидродинамических передач в машинах.

На рис. 3 изображен гидротрансформатор ТР-325 (У358011А) с осевой турбиной.

Гидротрансформатор состоит из корпуса с крышкой, ведущей и ведомой частей, стакана, реактора и обгонной муфты.

Ведущая часть гидротрансформатора состоит из насоса и ротора, а ведомая—из турбины, ведомого вала и насаженного на его шлицы диска. Рабочая полость гидротрансформатора опорожняется через два жиклера, закрепленных на роторе.

Реактор жестко присоединен к стакану подвода питания, закрепленному на ведомом валу. В стакане имеются сквозные отверстия, связывающие нагнетательную и сливную полости крышки корпуса с рабочей полостью насоса.

Рис. 3. Гидротрансформатор ТР-325 (У358011А): 1 — корпус; 2 — ротор; 3 — турбина; 4 —-жиклер; 5—-крышка; 6, 8, 15, 16 — подшипники; 7 —шпонка; 9 — насос; 10 — реактор; 11 — диск; 12 — обойма; 13 — ролик; 14 — вал; 17 — хвостовик ротора; 18 — звездочка; 19 — стакан

При работе гидротрансформатора масляный насос, приводимый в действие от вала двигателя или ведущего вала гидротрансформатора, подает жидкость через нагнетательную полость в крышке отверстия в стакане на лопатки насоса, находящиеся в рабочей полости гидротрансформатора.

Из рабочей полости отработавшая жидкость вытекает через другие отверстия в стакане и поступает в сливную полость крышки и далее по трубопроводу — в бак.

Обгонная муфта, размещенная между ротором и ведомым валом, состоит из обоймы, звездочки и роликов с пружинными толкателями. Она предназначена для улучшения работы гидротрансформатора при снижении нагрузки на силовую трансмиссию.

На всем диапазоне изменения нагрузок, пока скорость вращения ведомого вала гидротрансформатора меньше скорости вращения вала двигателя, ролики обгонной муфты прижаты к толкателям и обеспечивают раздельное вращение ведомой и ведущей частей гидротрансформатора.

При снижении нагрузки на трансмиссию до предела, когда скорость вращения ведомого вала гидротрансформатора окажется больше скорости вращения вала двигателя, ролики обгонной муфты заклинивают ведомую и ведущую части гидротрансформатора.

Параметры гидродинамических приводов подразделяются на внешние и внутренние.

Кинематические схемы гидродинамических приводов, применяемых в строительных и дорожных машинах, изображены на рис. 4.

В гидростатическом приводе бесступенчатое регулирование скорости обеспечивается насосами переменной производительности и специальными дросселирующими устройствами.

Насосы подразделяются на шестеренчатые, лопастные, радиально-плунжерные и аксиально-плунжерные.

Рис. 4. Кинематические схемы гидродинамических приводов строительных и дорожных машин

Рис. 5. Схемы насосов

Шестеренчатый насос состоит из корпуса, двух шестерен — ведущей и ведомой, валов, и подшипников. Выходной конец вала ведущей шестерни служит для соединения насоса с двигателем машины. В корпусе насоса имеются два отверстия для входа и выхода рабочей жидкости, которая, поступая в зону всасывания, заполняет пространство между зубьями шестерен и при их вращении проталкивается в зону наполнения, откуда по трубопроводу направляется к гидрораспределителю.

Шестеренчатые насосы выпускаются производительностью до 400 л/мин и рассчитаны на давление жидкости до 150 кгс/см2.

Лопастной насос состоит из корпуса, ротора, вала и подвижных лопастей.

Корпус имеет отверстия, которые предназначены для засасывания в насос и вывода из него рабочей жидкости.

Ротор, эксцентрично размещенный в корпусе, имеет пазы, в которых находятся лопасти, и кольцевой канал. Прижатие лопастей к внутренней поверхности корпуса обеспечивается центробежной силой, создаваемой вращением ротора и давлением жидкости, поступающей под лопатки по кольцевому каналу.

При работе насоса жидкость непрерывно поступает в полости, образуемые двумя смежными лопастями. Лопасти, вращаясь с захваченной жидкостью (вследствие эксцентричного расположения ротора), выталкивают жидкость в трубопровод.

Максимальная производительность лопастных насосов 200 л/мин при давлении до 150 кгс/см2.

Аксиально-поршневой насос состоит из следующих основных частей: корпуса, соединенного с ним под углом 30° фланца, блока, распределителя и ведущего вала.

Выходной конец вала имеет шлицы для присоединения к двигателю, приводящему насос в действие.

На второй конец вала насажен диск, боковые поверхности которого со стороны фланца имеют сферические углубления, служащие для подвижного соединения диска с блоком.

Рис. 6. Аксиально-поршневой насос НПА-64

Размещенный во фланце блок с поршнями и распределителем вращается карданом, подвижные головки которого соединены — одна с ведущим валом, а другая — с блоком.

При вращении ведущего вала диск посредством штоков заставляет поршни совершать возвратно-поступательное движение и выталкивать попеременно входящую в их подпоршневые пространства жидкость. Выталкиваемая жидкость через осевые каналы, распределитель и штуцер поступает в трубопровод, ведущий к гидрораспределителю, через который она направляется к гидродвигателям.

Распределитель открывает отверстия только в тех цилиндрах, в которых жидкость находится под давлением; отверстия других цилиндров в это время перекрыты.

Осевые давления, создаваемые поршнями при выталкивании жидкости из цилиндров, воспринимаются упорными подшипниками. К корпусу прикреплена крышка. Между подшипниками размещена распорная втулка.

Гидростатический (гидрообъемный) привод широко применяется в силовых системах специализированных машин транспортного строительства. Элементы привода несложны и имеют небольшую массу. Привед легко преобразует вращательное движение в поступательное и наеборот, плавно изменяет рабочие скорости исполнительных органов и допускает автоматизацию управления машиной.

Действие гидростатического привода основано на использовании потенциальной энергии жидкости, передающей создаваемое насосом давление на поршень силового гидроцилиндра. Защита гидросистемы от перегрузок обеспечивается предохранительными клапанами, установленными в трубопроводы.

На рис. 7 изображена принципиальная схема гидростатического привода моторного путеподъемника МПТС-1.

Рабочая жидкость из бака поступает в насосы, приводимые в действие двигателем внутреннего сгорания силового агрегата путеподъемника. Насосы направляют жидкость по трубопроводу в гидрораспределитель, который в зависимости от выполняемых путеподъемником рабочих операций пропускает жидкость в соответствующий гидроцилиндр.

В гидростатической силовой системе исполнительные механизмы машины приводятся в действие гидродвигателями поступательного и вращательного движения.

Гидродвигатель поступательного движения представляет собой цилиндр, внутри которого под действием жидкости высокого давления перемещается поршень со штоком.

В специализированных машинах транспортного строительства применяются гидродвигатели поступательного движения ( гидроцилиндры) одно- и двустороннего действия. Гидроцилиндры выпускаются с внутренним рабочим диаметром Д = 50; 80; 125; 160 и 200 мм. Длина хода поршня I минимальная, равна двум Д, а максимальная достигает десяти Д.

Гидродвигатели вращательного движения (гидромоторы) подразделяются на низко- и высокомоментные.

Рис. 7. Принципиальная схема гидростатического привода моторного путеподъемника МПТС-1: 1 — бак; 2 — насос; 3 — фильтр; 4 — гидрораспределитель; 5 — гидрозамок; 6, 11, 12 а 13 — гиловые гидроцилиндры; 7 и 8 — напорные золотники с обратными клапанами; 9 к 10 — дроссели с регуляторами

Рис. 8. Гидродвигатель поступательного движения: 1 — цилиндр; 2 — шток; 3, 10 и 20 — гайки: 4, 5 и 15 — шайбы; 6 — манжетодержатель; 7 — поршень; 8 и 11 — кольца; 9 — демпфер; 12 — крышка сквозная; 13 — втулка; 14 и 19 — манжеты; 16 — грязесъемник; 17 — винт; 18 — крышка грязесъемника

В качестве низкомоментных двигателей используются нерегулируемые насосы с постоянной производительностью, крутящим моментом 7Икр = 100 кгс • см и числом оборотов п = 100 об/мин, соединяемые с исполнительными механизмами машин посредством шестеренчатых или червячных редукторов.

Высокомоментные гидродвигатели (Мкр = 100 кгс – см и п — = 100 об/мин) устанавливаются в исполнительные механизмы машин без промежуточных механических передач (редукторов).

На рис. 13 изображен высокомоментный гидродвигатель ГД-450 с крутящим моментом Мкр = 450 кгс • см при давлении жидкости 75— 100 кгс/см2.

Гидродвигатель состоит из следующих основных частей: цапфы, ротора с плунжерами, траверс, корпуса, фасонных направляющих колец и ведущего вала.

Корпус герметически закрыт двумя крышками, одна из которых имеет два отверстия: А — для подачи жидкости в гидродвигатель и Б — для ее отвода.

Цапфа неподвижно закреплена в крышке и посредством шарикоподшипников опирается на ведущий вал, который передает крутящий момент, развиваемый гидродвигателем, исполнительному механизму машины.

В цапфе имеются продольные и радиальные каналы для распределения и удаления жидкости.

Ротор 8, свободно вращающийся на роликах, имеет одиннадцать пар радиальных отверстий, сообщающихся при его вращении с каналами цапфы.

В радиальных отверстиях ротора размещены плунжеры.

Траверсы квадратного сечения пропущены через сквозные поперечные отверстия в роторе. На концевые цапфы траверс напрессованы катки, которые при вращении ротора обкатываются по внутренним поверхностям фасонных направляющих колеи.

Ведущий вал посредством цилиндрических роликов соединен с ротором.

Рабочая жидкость, поступая через отверстие А в крышке, проходит в распределительный канал цапфы, откуда поступает под плунжеры ротора. Под действием жидкости плунжеры передают возникающие усилия на траверсы, где происходит разложение этих усилий на составляющие. Образующие при этом тангенциальные усилия заставят ротор вращаться и передавать крутящий момент на ведущий вал.

При работе усилия жидкости передаются на траверсы пятью или шестью парами плунжеров.

Остальные пары плунжеров вследствие фасонной формы направляющих колеи вытесняют жидкость из своих подплунжерных пространств в отводной канал цапфы.

Направление вращения ротора гидродвигателя определяется направлением потока рабочей жидкости в каналы цапфы.

В гидростатическом (объемном) гидроприводе поток жидкости от насоса к гидродвигателям и обратно направляется гидрораспределителями, которые подразделяются на пробковые, золотниковые и клапанные.

Рис. 9. Высокомоментный гидродвигатель ГД-450

Пробковый гидрораспределитель состоит из корпуса, пробкового стержня, двух крышек, рукоятки управления и патрубков.

Рукоятка жестко соединена с пробковым стержнем и может занимать три положения:
I — среднее, при котором жидкость к гидроцилиндрам не поступает;
II — крайнее левое, при котором жидкость направляется в полости гидроцилиндров со стороны штоков (поднимается отвал бульдозера);
III — крайнее правое, при котором жидкость направляется в полости гидроцилиндров со стороны поршня (опускается отвал бульдозер а).

Рис. 10. Пробковый гидрораспределитель

Рис. 11. Схема действия золотникового трехпозиционного гидрораспределителя: а — выдвижение штока; б — возврат штока; в — нейтральное положение; 1 — входной канал; 2 — выходной канал; 3 — плунжер; 4 и 5 — кольцевые разгрузочные выступы; б — гидроцилиндры; 7 — поршень; 8 — шток

Схема действия золотникового трехпозиционного гидрораспределителя изображена на рис. 11.

Читать далее:

Категория: - Транспортное строительство

Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины