Система гидравлического привода работает следующим образом: из бака гидросистемы по всасывающему трубопроводу рабочая жидкость подается в насос, который нагнетает ее в гидрораспределитель.

Гидрораспределитель в зависимости от положения рукоятки или увеличивает длину хода исполнительного механизма (в данном случае силового гидроцилиндра), или уменьшает. Таким образом, рабочая жидкость преобразует энергию, отобранную от двигателя машины насосом, в работу подъема или опускания — заглубления рабочего органа.

Положение рукоятки гидрораспределителя, при котором величина хода поршня гидроцилиндра остается неизменной, называется нейтральным. Это положение характеризуется тем, что рабочая жидкость запирается в гидроцилиндре, препятствуя самопроизвольному изменению длины хода поршня, а поток рабочей жидкости направляется на слив в бак.

При «плавающем» положении гидрораспределителя исполнительный механизм может под влиянием изменения положения рабочего органа менять длину хода поршня независимо от машиниста.

Рабочая жидкость должна обеспечивать нормальную работу системы гидравлического управления при любой допускаемой температуре и при всех режимах нагрузки. Для этого жидкость должна сочетать свойства рабочего тела, передающего энергию в гидропередаче, со свойствами смазочных материалов.

Чтобы передавать энергию, рабочая жидкость должна быть способна длительно выдерживать, не разрушаясь, практически любые давления в гидросистеме. Потери энергии в системе гидравлического привода главным образом возникают из-за утечек рабочей жидкости, трения в подвижных соединениях. Чтобы эти потери были наименьшими, рабочая жидкость должна обладать определенной вязкостью, быть теплостойкой, негорючей и защищать детали от коррозии.

Этим условиям удовлетворяют минеральные масла, основу которых составляют нефтяные фракции. В системах гидропривода землеройно-транспортных машин в средней климатической зоне страны наиболее широко применяют индустриальные масла И-20А и И-ЗОА (ГОСТ 20799—75), а в южных районах — более вязкие масла, например МТ-16т (ГОСТ 6360—58), МС-20 с вязкостью при 100 °С 8—20 сст (ГОСТ 21743—76).

В условиях низких температур хорошо зарекомендовало себя масло АМГ-10 (ГОСТ 6794—75). Для повышения долговечности машин с гидроприводом созданы гидравлические масла МГ-20 и МГ-30 (ТУ 38-1-01-50—70) и ВМГЗ (ТУ 38-1-01-479—74). Гидравлические масла МГ-20 и МГ-30 отличаются хорошими смазочными свойствами, защищают металлические поверхности от коррозии, обладают стойкостью против образования и отложения смолистых осадков, а также против вспенивания. Вязкость масла МГ-30 отвечает требованиям к маслам, применяемым в гидроприводах машин, которые эксплуатируют на открытом воздухе. Масло ВМГЗ предназначено для всесезонной эксплуатации в гидросистемах строительных, дорожных и других машин.

Вязкость измеряют в градусах Энглера, которые затем переводят в наиболее употребительные единицы — сантистоксы (сст). Сорт стерен жидкость из всасывающей камеры через пространства, образуемые зубьями шестерен и корпусом, перегоняется к напорной (отдающей) камере.

Шестеренный насос типа НШ состоит из корпуса, шестерен, втулок, крышки корпуса, уплотнений и присоединительной арматуры.

Шестерни изготовлены заодно с валиками. В корпусе насоса установлены две нижние и две-верхние втулки, которые являются подшипниками скольжения цапф шестерен и одновременно выполняют роль подпятников их торцов. Со стороны всасывания наверхних втулках установлена разгрузочная пластинка с уплотнительным кольцом. Для уплотнения деталей применены резиновые кольца. Приводная цапфа ведущей шестерни уплотнена манжетой.

Принцип действия насоса аксиально-поршневого типа рассмотрен на примере аксиально-поршневого нерегулируемого насоса типа 210. Этот насос является обратимым и может быть использован в качестве гидромотора (гидродвигателя).

В корпусе на шарикоподшипниках вращается вал. В месте выхода вала корпус закрыт крышкой, внутри которой расположено резиновое уплотнение, предотвращающее утечку рабочей жидкости. Фланцевый конец вала шатунами соединен с поршнями блока 8 цилиндров.

Гидравлические насосы. Насос — гидравлическая машина для создания жидкой среды, преобразующая механическую энергию привода в энергию потока рабочей жидкости. Гидронасосы бывают шестеренные и аксиальнопоршневые.

Простейшая схема шестеренного насоса представляет собой две сопряженные шестерни, размещенные в корпусе.

Между блоком и крышкой помещена неподвижная распределительная шайба с вырезами, соединяющими подводящую и отводящую полости крышки с торцом блока. Блок постоянно прижат своим торцом к шайбе.

Благодаря косому взаимному расположению вала и блока при каждом их обороте шатуны перемещают поршни вдоль расточек блока. За первую половину оборота каждый поршень вытягивается к верхнему торцу блока; рабочая жидкость засасывается под поршень через всасывающее окно шайбы.

За следующую половину оборота поршень выдвигается по направлению к нижнему торцу блока; рабочая жидкость вытесняется из-под поршня через нагнетательное окно шайбы. За один оборот вала срабатывает каждый из поршней. За каждый оборот насос всасывает постоянный объем рабочей жидкости через всасывающую полость и нагнетает то же количество жидкости.

Подшипники воспринимают осевые нагрузки от работающих поршней. В шарнире, соединяющем шатун с гнездом фланца вала, усилие раскладывается на осевую и тангенциальную составляющие. Осевая воспринимается радиально-упорными подшипниками, а тангенциальная — подшипниками.

Основные характеристики насоса — объемная подача рабочей жидкости, т. е. количество рабочей жидкости, подаваемое насосом за один оборот, и направление вращения шестерен (правое и левое). В насосе правого вращения ведущий вал должен вращаться по часовой стрелке, если смотреть на торец ведущего вала, в насосе левого вращения — наоборот.

Исполнительные механизмы. Гидроцилиндр — это объемный гидродвигатель с поступательным движением выходного звена.

Гидроцилиндр укреплен одним концом на раме машины, а другим соединен с рабочим органом. Поршень со штоком может перемещаться внутри корпуса гидроцилиндра; тем самым меняется длина хода поршня, а следовательно, положение рабочего органа относительно рамы машины.

Полость гидроцилиндра, в которой расположен шток, называется штоковой; полость под поршнем — поршневой.

Конструкции силовых гидроцилиндров различны и могут быть разделены на два основных типа: двустороннего и одностороннего действия.

Гидроцилиндр двустороннего действия размещен в корпусе в виде трубы с глухой крышкой, присоединенной к трубе сваркой или разъемным соединением. Внутри корпуса помещен поршень со штоком. На поршне во избежание перетечки рабочей жидкости из одной полости гидроцилиндра в другую монтируют резиновые манжеты с упорными дисками, герметично разделяющие обе полости. Большая торцовая поверхность втулки не позволяет разгибаться диску. Корпус гидроцилиндра закрыт крышкой и сквозной буксой, в которой размещены манжета, препятствующая утечке рабочей жидкости из гидроцилиндра, и грязесъемник.

Из приведенных зависимостей видно, что гидроцилиндр двойного действия развивает большее усилие при подаче рабочей жидкости в поршневую полость и выдвижении штока. При подаче рабочей жидкости в штоковую полость и втягивании штока усилие меньше, так как в передаче энергии участвует меньшая площадь поршня.

В гидроцилиндре одностороннего действия отсутствует штоковая полость и возврат штока с поршнем происходит или под действием пружины, или под действием массы опускаемого груза.

Г идродвигатель — это объемная гидромашина, предназначенная для преобразования энергии потока рабочей среды в энергию движения выходного звена. Конструкция гидродвигателей, применяемых в строительных и дорожных машинах, аналогична конструкции насосов, поскольку некоторые типы насосов являются обратимыми и могут выполнять функцию двигателей при.подводе к ним рабочей жидкости под Давлением.

Характеризуется гидродвигатель развиваемым крутящим моментом и частотой вращения вала ротора. В паспорте гидродвигателя указываются параметры гидросистемы (расход жидкости и давление), к которой может быть присоединен этот двигатель.

Широко применяют аксиально-поршневые гидродвигатели. Устройство такого двигателя аналогично устройству аксиально-поршневого насоса.

В случае использования аксиально-поршневого насоса в качестве гидродвигателя по напорному трубопроводу нагнетается рабочая жидкость, давление которой на поршни преобразуется во вращение вала. На шлицевой конец вала надевают муфту, через которую приводится во вращение какой-либо агрегат (например, поворотный круг отвала автрогрейдера). Отработанная рабочая жидкость отводится от гидродвигателя по сливному трубопроводу в бак.

Механизм управления. Гидрораспределители — гидроаппараты, предназначенные для изменения направления потока рабочей среды в двух и более гидролиниях в зависимости от внешнего управляющего воздействия. Гидрораспределители бывают секционные и моноблочные.

Секционные гидрораспределители состоят из секций, каждая из которых заключена в свой корпус. В моноблочном гидрораспределителе общий корпус для всех секций. В остальном его конструкция аналогична секционному.

Компактные многосекционные распределители рассчитаны на давление рабочей жидкости до 160 кгс/см2 при подаче насоса до 200 л/мин. Увеличение давления масла приводит к уменьшению размеров гидроцилиндров и гидрораспределителя.

Гидрораспределитель собирают не более чем из пяти секций и снабжают вспомогательными секциями: напорной, в которой располагают обратный и предохранительный клапаны, и сливной, к которой крепят трубопроводы, соединяющие гидрораспределитель с баком. На рис. 5 показана схема работы одной секции гидрораспределителя высокого давления.

Золотник притирается к центральному отверстию корпуса так, чтобы зазор по диаметру не превышал 0,003 мм. При таком соединении поясок золотника, перекрывающий, например, стык полостей, исключает перетекание рабочей жидкости из одной полости в другую даже при значительной разнице давлений в этих полостях.

Центральное отверстие корпуса имеет ряд ответвляющихся полостей: к полости присоединен напорный трубопровод от насоса; полости соединены соответствующими трубопроводами с рабочими полостями гидроцилиндров; полости соединены с общим сливным трубопроводом отводящим рабочую жидкость от распределителя в бак.

В положении, изображенном на рис. 5, а, полости разъединены поясками золотника. Рабочая жидкость в исполнительном гидроцилиндре, присоединенном к полостям, заперта; перемещение штока в гидроцилиндре исключается и управляемый данным гидроцилиндром рабочий орган неподвижен. В этом положении рабочая жидкость из напорного трубопровода переливается в сливной трубопровод через переливной клапан.

В положении на рис. 5, б золотник опущен вниз; напорная полость соединена с полостью гидроцилиндра, а полость — с полостью слива. В этом положении рабочая жидкость от насоса подается в одну из полостей гидроцилиндра, а из другой полости в бак. Благодаря этому поршень со штоком в гидроцилиндре перемещается и увлекает за собой рабочий орган (например, вниз).

В положении на рис. 5, в золотник поднят вверх и полости гидроцилиндра соединены с полостями напора и слива. В этом положении шток гидроцилиндра перемещается в другую сторону по сравнению с положением, показанным на рис. 5, б, и рабочий орган перемещается в противоположном направлении (например, вверх).

При «плавающем» положении золотник опущен в крайнее нижнее положение, напорная полость изолирована от обеих полостей гидроцилиндра, которые соединены со сливом. Таким образом, при действии на шток гидроцилиндра нагрузки от рабочего органа рабочая жидкость, находящаяся в гидроцилиндре, может свободно перетекать из одной полости в другую. «Плавающее» положение необходимо, например, бульдозеру, чтобы отвал мог перемещаться по поверхности грунта без зарезания.

На золотнике в верхней части смонтированы пружины с упором, автоматически возвращающие золотник в положение, показанное на рис. 5, а.

Данный гидрораспределитель называется четырехпозиционным, так как его золотник может занимать четыре положения относительно корпуса: вверх, вниз, нейтральное, «плавающее». Используют также трехпозиционные секции распределителей, в которых нет «плавающего» положения.

В качестве примера рассмотрен гидрораспределитель высокого давления. Он состоит из трех частей: напорной секции, двух рабочих и сливной. Собранные в распределительный блок секции скреплены болтами с определенным натягом, который не должен деформировать секции. Деформация секции при сборке вызывает заедание золотников во время их перемещения. Принципиальная схема рабочей секции была рассмотрена выше. Если при включении одного из золотников давление рабочей жидкости в системе увеличилось, это давление передается на клапан и, преодолевая действие пружины 8, перемещает его вниз, давая возможность рабочей жидкости пройти на слив, что предохраняет систему от поломок.

Открывается и закрывается перепускной клапан под действием пружины и давления на него рабочей жидкости. При нейтральном или «плавающем» положении золотников гидрораспределителя подаваемая насосом рабочая жидкость автоматически открывает перепускной клапан.

Вследствие дросселирования рабочей жидкости через жиклерный канал в буртике клапана давление в нагнетательном канале возрастает. В результате действия на нижний торец буртика клапан, сжимая пружину, перемещается вверх до тех пор, пока начнется слив рабочей жидкости.

При установке одного из золотников гидрораспределителя в положение подъема или опускания регулировочный канал и камера под клапаном изолируются от канала слива. Давление рабочей жидкости на торцы клапана уравновешивается и он под действием пружины прижимается к гнезду, перекрывая слив рабочей жидкости из нагнетательного канала.