КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Рабочие жидкости для гидросистем машин лесной промышленности
Жидкость в гидроприводе предназначена для передачи энергии и для надежной смазки его подвижных элементов. Жидкость подвергается воздействию в широких пределах давлений, скоростей и температур. Поэтому к рабочей жидкости гидропривода предъявляются следующие требования: - хорошие смазывающие свойства по отношению к материалам трущихся пар и уплотнений, поэтому жидкость должна обладать способностью образовывать прочную смазывающую пленку, предохраняющую от износа поверхности трущихся деталей в условиях больших давлений и температур; - нейтральность по отношению к материалам, используемым в гидроприводе, а следовательно, жидкость не должна вызывать коррозии материала механизма и разрушений уплотнений; - совместимость вязкости рабочей жидкости с применяющимися в гидроприводе уплотнительными средствами и зазорами, что необходимо в целях избежания чрезмерно больших утечек и больших потерь энергии на преодоление гидравлических сопротивлений (в этом случае к жидкости предъявляются два противоречивых требования: для уменьшения утечек нужно применять более плотную и вязкую жидкость, а для снижения гидравлических потерь – менее вязкую); - малое изменение вязкости жидкости в широком диапазоне рабочих температур и давлений; - достаточно низкая температура застывания и достаточно высокая температура вспышки; - высокая механическая стойкость, стабильность характеристик в процессе хранения и эксплуатации; - пожаробезопасность, нетоксичность, хорошие диэлектрические свойства. В гидросистемах применяют рабочие жидкости в виде минеральных масел или синтетических жидкостей. Свойства рабочих жидкостей характеризуются удельным весом, вязкостью, сжимаемостью и плотностью. Вязкость является наиболее важным физическим свойством жидкости. От ее величины зависят утечки в системе, а соответственно и объемный КПД. Вязкость рабочей жидкости зависит от температуры и
давления; однако при давлении в гидросистемах до 25 МПа вязкость можно считать не зависимой от давления. Наибольшее влияние вязкость жидкости оказывает на потери давления в местных сопротивлениях: тройниках, разветвлениях, изгибах. При понижении температуры до – 40 °C сила трения манжетных уплотнений увеличивается в 1,6 – 1,8 раза, колец круглого поперечного сечения – в 1,4 – 1,6 раза. При повышении температуры сила трения также увеличивается. Зависимость вязкости рабочей жидкости от температуры для некоторых рабочих жидкостей представлена на рисунке 2.1 [10].
Рисунок 2.1 – Зависимость коэффициента кинематической вязкости рабочей жидкости от ее температуры
При выборе рабочей жидкости необходимо принимать во внимание следующие рекомендации [1]: - минеральные масла с вязкостью 20 – 40 сСт при 50 °C применяют для гидравлических систем с давлением до 7 МПа; для давлений до 20 МПа используют масла с вязкостью 60 – 110 сСт; для давлений до 60 МПа выбирают рабочую жидкость с вязкостью 100 – 175 сСт; - применение смеси масел в системах с высоким рабочим давлением не рекомендуется; - температура застывания масла должна быть на 15 – 20 °С ниже минимальной рабочей температуры гидросистемы; - в гидроприводах, работающих в условиях низких температур, обычно применяют морозостойкие рабочие жидкости, у которых температура застывания ниже 60 °С. Для выбора рабочей жидкости и гидроагрегатов необходимо знать граничные температуры окружающего воздуха, которые зависят от климатической зоны эксплуатации гидропривода. Граничными температурами можно задаваться на основе следующих рекомендаций: Крайний Север и Якутия от - 50 до + 30 °С; Западная и Восточная Сибирь от - 40 до + 30 °С; Южные районы страны от - 20 до + 40 °С. Нижний предел температур рабочих жидкостей определяется минимальной температурой той климатической зоны, где работает машина. Верхний предел зависит от максимальной температуры окружающей среды [7]. Основные характеристики рабочих жидкостей, применяемых в гидросистемах машин лесного комплекса, приведены в таблице 2.1 [2, 8].
Таблица 2.1 – Основные характеристики рабочих жидкостей
Окончание таблицы 2.1
Примечание: * Температура застывания – это температура рабочей жидкости, при которой она теряет подвижность в течение 1 мин.
2.2 Рабочее давление в гидросистеме
Величина рабочего давления влияет на габариты и стоимость элементов гидропривода, долговечность их работы, правила эксплуатации. При выборе рабочего давления в гидросистеме необходимо учитывать, что при увеличении давления уменьшается расход (производительность, подача) насоса, а следовательно, его размеры, а также размеры гидросети и устройств управления, то есть гидропривод
становится более компактным. В то же время увеличение давления требует более дорогих насосов, высокой герметичности соединений и приводит к повышению нагрузок в отдельных узлах гидропривода. Уменьшение рабочего давления вызывает увеличение размеров элементов гидропривода, но уменьшает требования к герметичности соединений, повышает срок службы гидропривода, дает возможность применить более простые и дешевые насосы. При выборе рабочего давления необходимо также учитывать назначение и величину преодолеваемой полезной нагрузки. Для гидроприводов, имеющих несколько исполнительных механизмов, выбор основных параметров производят по наиболее нагруженному механизму. Рабочее давление в гидросистеме может быть выбрано двумя способами. Первый заключается в том, что при выполнении предварительных расчетов гидроприводов рабочее давление может быть принято в зависимости от величины преодолеваемой нагрузки. Так, для гидроприводов в машиностроительной промышленности рабочее давление в зависимости от преодолеваемой нагрузки может приниматься [3]:
при F = (10 ÷ 20) кН P £ 1,5 МПа; при F = (20 ÷ 30) кН P £ 3,5 МПа; при F = (30 ÷ 50) кН P £ 5 МПа; при F = (50 ÷ 00) кН P £ 6,4 МПа.
Эти давления можно принимать и при проектировании гидроприводов стационарных лесных машин. Для гидроприводов землеройных и дорожно-строительных машин давления на выходе насоса принимают следующие:
при F £ 10 кН P £ 5 МПа; при F = (12 ÷ 30) кН P = 6 ÷ 7 МПа; при F = (30 ÷ 60) кН P = 8 ÷ 10 МПа; при F = (60 ÷ 100) кН P = 12 ÷ 15 МПа; при F > 100 кН P = 16 ÷ 20 МПа.
Второй способ выбора рабочего давления в гидросистеме основан на аналогии с действующими нагрузками в гидросистемах машин лесной отрасли. При выборе рабочего давления необходимо руководствоваться рядом номинальных давлений по ГОСТ 12445-80, так как на эти давления
рассчитываются конструкции насосов, гидромоторов и всех других элементов гидропривода. Ряд номинальных давлений (в МПа) в соответствии с ГОСТ 12445-80 (СТ СЭВ 518-77) приведен ниже:
Величина давления связана с типом насоса и назначением гидропривода на машине (для выполнения вспомогательных и установочных движений или для привода рабочего оборудования). Например, в гидроприводах бульдозеров, скреперов, рыхлителей и т.д. обычно применяют шестеренные насосы с номинальным давлением 10, 16 и 20 МПа, в гидроприводах экскаваторов, погрузчиков, автокранов – аксиально-поршневые насосы с номинальным давлением 16, 20, 25, 32 МПа.
2.3 Объемные гидродвигатели 2.3.1 Классификация гидродвигателей
Объемным гидродвигателем называется гидромашина для преобразования энергии потока рабочей жидкости в энергию движения выходного звена. Гидродвигатели разделяют на три класса (рисунок 2.2): 1. Гидроцилиндры – объемные гидродвигатели с поступательным движением выходного звена; 2. Поворотные (моментные) гидродвигатели с ограниченным углом поворота выходного звена; 3. Гидромоторы – объемные гидродвигатели с вращательным движением выходного звена.
Рисунок 2.2 – Классификация объемных гидродвигателей
2.3.2 Гидроцилиндры
Гидроцилиндры являются простейшими гидродвигателями, которые применяются в качестве исполнительных механизмов гидроприводов различных машин и механизмов с поступательным движением выходного звена. Основные схемы гидроцилиндров представлены на рисунке 2.3. По принципу действия и конструкции они весьма разнообразны.
По кинематическим признакам гидроцилиндры делятся на две группы: - с подвижным штоком и неподвижным корпусом; - с неподвижным поршнем и подвижным корпусом. Различают гидроцилиндры одностороннего действия (рисунок 2.3 а, в, д, ж, г) и двустороннего действия (рисунок 2.3 б, е, з) [5]. Гидроцилиндр одностороннего действия (рисунок 2.3 а) имеет шток с поршнем, перемещаемый силой давления жидкости в одну сторону. Обратный ход штока совершается под действием внешней силы или пружины. Рабочая жидкость подводится только в одну рабочую полость. Гидроцилиндр двустороннего действия (рисунок 2.3 б) имеет поршень с односторонним штоком с внутренним и наружным уплотнениями. Рабочая жидкость подводится поочередно в обе рабочие полости. Движение ведомого звена в обе стороны производится под действием давления жидкости.
Рисунок 2.3 – Гидроцилиндры с возвратно-поступательным движением выходного звена: а – с односторонним штоком; б – с двусторонним штоком; в – плунжерный; г – телескопический; д, е – с двусторонним подводом рабочей жидкости; ж – мембранный; з – сдвоенный
Силовой гидроцилиндр, имеющий несколько штоков, общий ход которых больше длины его корпуса, называется телескопическим (рисунок 2.3 г). Применяются телескопические гидроцилиндры в случаях, когда при малой длине корпуса требуется получить большой ход рабочего звена. Выдвижение штоков начинается с поршня большего диаметра. Мембранные гидроцилиндры (рисунок 2.3 ж) применяются там, где требуются незначительные перемещения при высоких усилиях. В гидроцилиндрах двустороннего действия движение выходного звена в обоих направлениях осуществляется под действием потока рабочей жидкости. Такие гидроцилиндры выполняются в двух вариантах (рисунок 2.3 д, е, з): - гидроцилиндр с односторонним штоком, в котором шток находится только с одной стороны поршня;
- гидроцилиндр с двусторонним штоком, в котором шток расположен по обе стороны поршня. Гидроцилиндры с двусторонним штоком применяются в тех случаях, когда необходимо в обычной схеме подключения гидролинии получить одинаковое усилие и одинаковую скорость при движении штока в обоих направлениях. Однако такие гидроцилиндры увеличивают габариты машины, так как шток выходит по обе стороны корпуса, и, кроме того, они более сложны в изготовлении. Поэтому преимущественно применяют гидроцилиндры с односторонним штоком, а нужное соотношение скоростей при движении в разных направлениях обеспечивают схемой подключения и конструктивными размерами. Сдвоенные гидроцилиндры (рисунок 2.3 з) применяют для увеличения усилия на штоке. Такие гидроцилиндры используются, например, когда для получения необходимого усилия, когда нельзя установить гидроцилиндр с большим диаметром, но при этом длина цилиндра не ограничивается. Последовательное соединение гидроцилиндров увеличивает эффективную площадь, а следовательно, тянущее или толкающее усилие на штоке [12].
2.3.3 Конструкции гидроцилиндров
Общая схема устройства гидроцилиндра представлена на рисунке 2.4.
Рисунок 2.4 – Устройство гидроцилиндра: 1 – собственно цилиндр; 2 – поршень; 3 – шток; 4 – задняя крышка с проушиной; 5 – передняя крышка; 6 – проушина штока (головка); 7 – штоковая полость; 8 – бесштоковая полость
Основными параметрами гидроцилиндров определенными государственным стандартом являются: а) диаметры гидроцилиндров; б) диаметры штоков;
в) ход поршня; г) коэффициент мультипликации.
Стандартами отраслей (ОСТ) разработаны типовые гидроцилиндры с параметрами Госстандарта. При проектировании гидроцилиндров коэффициент мультипликации упрощает расчеты. На практике в редких случаях проектируют гидроцилиндры, их выбирают из перечня типовых. Отметим особенности выпускаемых в массовом производстве гидроцилиндров. Гидроцилиндры общепромышленного назначения (Ц) выпускаются всего с двумя значениями коэффициента мультипликации φ: - с усиленным диаметром штока φ = 1,6 (1,65); - с нормальным диаметром штока φ = 1,33. Эти гидроцилиндры рассчитаны так же на два разных уровня давления: - 16 МПа – с кратковременным увеличением давления до 20МПа; - 30 МПа – для экскаваторостроения с максимальным увеличением до 40МПа. Гидроцилиндры сельского хозяйства (ЦС) рассчитаны на давление от 6 до 8 МПа. Гидроцилиндры станкостроения (Г) – от 4 до 6 МПа. В лесной промышленности используются как цилиндры других отраслей, так и собственного производства. Эти цилиндры не имеют буквенного индекса и производятся для определенных машин. Давление в гидроцилиндрах лесных машин от 16 до 18 МПа, однако оно не остается постоянным и с усовершенствованием производства растет. Все типы гидроцилиндров (рисунок 2.4) состоят из двух сборочных единиц: корпуса и поршневой группы. Основные конструктивные отличия различных типов гидроцилиндров заключаются в способе соединения крышек с гильзой (собственно цилиндром). Это соединение может быть разъемным (резьбовым; шпильки, болты) или неразъемным (электродуговая сварка). Поршневые группы отличаются в основном применяемыми типами уплотнений. В таблице 2.2 представлены условные (схематичные) обозначения гидроцилиндров.
Таблица 2.2 – Условные обозначения гидроцилиндров
Технические параметры гидроцилиндров различных отраслей представлены в таблице 2.3.
Таблица 2.3 – Гидроцилиндры общетехнического назначения
-3
-3
Окончание таблицы 2.3
Техническая характеристика гидроцилиндров, применяемых в машинах лесной промышленности, приведена в таблице 2.4 [4].
Таблица 2.4 – Техническая характеристика гидроцилиндров, применяемых в машинах лесной промышленности
Конструкции гидроцилиндров могут быть по функциональному назначению только для выполнения основной силовой функции или с дополнительными функциями: - дросселирования потоков; - демпфирования в конце движения; - изменения длины хода штока. Выполнение этих функций достигается встраиванием специальных устройств в крышки гидроцилиндров.
Основные требования к конструкциям гидроцилиндров установлены ГОСТ 161514-80 «Технические требования к конструкциям гидроцилиндров». В них оговариваются конструкция и размеры деталей, присоединительные размеры, требования к уплотнениям, проходным сечениям отверстий присоединения шлангов и т.д. Основные параметры гидроцилиндров установлены ГОСТ 6540-68 (с изменениями 1988 г.) «Гидроцилиндры и пневмоцилиндры – ряды основных параметров». К этим рядам относятся: номинальное давление, диаметр поршня (цилиндра), диаметр штока, ход штока. Установленные стандартом параметры приведены в таблицах 2.3, 2.4. Стандартом также рекомендуются отношения значений площадей штоковой и поршневой полостей цилиндра (коэффициент мультипликации j) для определения диаметра штока (ГОСТ 6540-68). Заводы-изготовители гидроцилиндров общетехнического назначения, а также некоторые отрасли производят гидроцилиндры двух типов: с нормальным диаметром штока (j=1,33) и с увеличенным (j=1,6). Выбор соотношения диаметров штока и цилиндров, таким образом, является произвольным (в пределах рекомендуемых значений j) и ограничением в выборе могут быть только значения прочности и устойчивости штока.
2.3.4 Поворотные гидродвигатели
Для возвратно-поворотных движений приводимых узлов на угол, меньший 360 °, применяют поворотные гидроцилиндры (рисунок 2.5), которые представляют собой объемный гидродвигатель с возвратно- поворотным движением выходного звена.
Рисунок 2.5 – Поворотный однолопастной гидроцилиндр: а – схема; б – общий вид
Поворотный гидроцилиндр состоит из корпуса 1 и поворотного ротора, представляющего собой втулку 2, несущую пластину (лопасть) 3. Кольцевая полость между внутренней поверхностью цилиндра и ротором разделена уплотнительной перемычкой 4 с пружинящим поджимом к ротору уплотнительного элемента 5. При подводе жидкости под давлением PPв верхний канал (рисунок 2.5, а) пластина 3 с втулкой 2 будет поворачиваться по часовой стрелке. Угол поворота вала цилиндра с одной рабочей пластиной обычно не превышает 270 – 280 °. Расчетный крутящий момент М на валу рассматриваемого гидроцилиндра с одной пластиной равен произведению силы R на плечо а приложения этой силы (расстояние от оси вращения до центра давления рабочей площади пластины) M= F× a. (2.1)
Усилие F определяется произведением действующего на лопасть перепада давлений на рабочую площадь пластины S
F = ΔPS = (PР – PСЛ) S. (2.2)
Из рисунка 2.5, а видно, что рабочая площадь пластины
S= D- d× b, (2.3) где b – ширина пластины.
Плечо приложения силы
a= D - D - d = D + d. (2.4)
Дата добавления: 2014-12-07; Просмотров: 1211; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |