Рабочие жидкости, применяемые в гидроприводах

Принципиальная схема гидропривода поступательного движения с дроссельным регулированием.

Принципиальные схемы гидроприводов.

Основные параметры гидропривода:

1. U_п – скорость поршня;

2. F – усилие развиваемое гидроцилиндром.

Принцип работы:

Рабочая жидкость подаётся насосом 2 из гидробака 1 по линии нагнетания 3 через гидродроссель 4 и распределительное устройство 5 в левую полость гидроцилиндра 6. Из противоположной (штоковой) полости гидроцилиндра жидкость через распределительное устройство 5 поступает в линию слива 7. При изменении скорости перемещения поршня, часть жидкости от насоса сбрасывается через переливной клапан 8 в приёмный резервуар, минуя гидродвигатель.

В силовом цилиндре энергия потока жидкости преобразуется в механическую энергию поршня, совершающего перемещения.

Основными параметрами у гидропередач поступательного движения является:

· Скорость перемещения силового цилиндра U_п;

· Усилие развиваемое гидроцилиндром F.

2. Принципиальная схема гидропривода вращательного движения с объёмным регулированием. (стр. 12)

Принцип работы:

Насос 1 с регулируемой подачей соединён трубопроводами 2 и 3 с гидромотором 4. Рабочая жидкость подаётся в гидромотор и из гидромотора возвращается в насос. Для восполнения утечек жидкости имеется подкачивающий насос 5, подающий жидкость во всасывающий трубопровод гидропривода через обратный клапан 6 под давлением, настраиваемым клапаном 7.

В гидродвигателе ротационного типа (гидроматоре) энергия потока жидкости преобразуется в механическую энергию вращающегося ротора.

Основными параметрами у гидропередач вращательного движения является:

1. М – крутящий момент;

2. n – скорость вращения ротора.

Таким образом, видно, что гидропередачи служат не только для передачи, но и для преобразования энергии, а в случае необходимости и для изменения выходных параметров.

Скорость движения поршня гидроцилиндра или скорость вращения вала гидромотора регулируется двумя методами:

· Объёмным регулированием;

· Дроссельным.

Объёмное или машинное регулирование основано на применении объёмного насоса с регулируемой подачей жидкости в гидродвигатель (изменением производительности насоса или двигателя).

Дроссельное регулирование основано на установке в гидросистеме регулируемого сопротивления (дросселя). В этом случае часть жидкости от насоса сбрасывается через переливной клапан, в приёмный резервуар, минуя гидродвигатель. В результате этого уменьшается расход жидкости, поступающий в гидродвигатель. При изменении площади проходного отверстия дросселя изменяется скорость перемещения или вращения исполнительного органа гидропривода.

При дроссельном регулировании возможно три способа установки дросселя:

1. на входе;

2. на выходе;

3. параллельно двигателю.

Дроссельное и объёмное регулирование гидроприводов может осуществляться вручную и автоматически. Современные гидравлические системы работают бόльшей частью в автоматическом режиме. Проектирование и расчёт таких систем является сложной комплексной задачей, правильное решение которой зависит от многих факторов.

При проектировании насосов их рабочие органы рассчитывают для определённого режима работы характеризуемого конкретным напором, подачей и частотой вращения. Такой режим работы называется расчётным режимом. Однако при эксплуатации насосы могут работать на режимах отличных от расчётного. Например, прикрывая задвижку на напорном трубопроводе, можно уменьшить подачу насоса. При этом обязательно изменятся напор и КПД.

В качестве рабочей жидкости в гидроприводах чаще всего применяются минеральные масла органического происхождения. Минеральное масло обладает химической стойкостью, высокими антикоррозийными свойствами и хорошей связывающей способностью, однако оно имеет и ряд недостатков. Так, вязкость минерального масла существенно зависит от температуры, а так как вязкость влияет на величину утечек, сил, приложенных к деталям привода, на величину потерь напора, то для обеспечения устойчивой работы гидропривода необходимы специальные устройства. В некоторых случаях приходится либо поддерживать температуру масла, либо же создавать механизмы, исключающие или уменьшающие влияние вязкости на режим работы гидропривода. Минеральное масло огнеопасно, поэтому иногда его заменяют эмульсиями на водяной основе. Такие эмульсии, как правило, вызывают коррозию деталей и уменьшают срок службы деталей гидропривода; кроме того, они обладают значительно худшей, чем минеральные масла, смазывающей способностью.

Для нормальной работы гидропривода необходимо, чтобы минеральное масло было химически однородным, свободным от механических примесей и не содержало примесей асфальта. Механические примеси способствуют износу деталей, засоряют проходные отверстия механизмов; асфальт при температуре 40-50°С оседает на стенках труб и механизмов, засоряя их.

Минеральное масло не должно также содержать примесей кислот, щелочей и воды; кислоты и щёлочи разрушают гидроаппаратуру, вода при высокой температуре превращается в пар, что нарушает плавность перемещений исполнительных органов, искажая заданные параметры их движения.

В гидроприводах чаще всего применяют минеральное масло, вязкость которого при 50°С составляет 2÷6°Е. Чем больше скорость перемещения исполнительного органа, чем меньше давление, тем меньшей должна быть вязкость масла, так как с большей скоростью течения связаны значительные потери напора. Кроме того, с увеличение вязкости возрастает вакуум во всасывающей полости насоса и увеличивается нагрузка, приложенная к перемещающимся деталям привода. Поэтому при чрезмерной вязкости жидкости возможны поломки этих деталей.

При малой скорости течения и больших давлениях следует применять более вязкие жидкости, так как с увеличением вязкости уменьшаются объёмные потери. Что же касается потерь напора, то, вследствие небольшой скорости течения жидкости, они невелики в сравнении с величиной давления.

В гидроприводах, работающих при сравнительно небольших давлениях (до 30 кг/см²), и при скорости перемещения поршня силового цилиндра, превосходящей 8 м/мин, следует применять минеральное масло, вязкость которого равна 2-3°Е. При больших давлениях и небольшой скорости течения жидкости целесообразно применять масло, вязкость которого равна 3-6°Е.

Характеристики минеральных масел, наиболее часто применяющихся в гидроприводах, приведены ниже.

В некоторых гидроприводах применяют специальное масло АМГ-10, представляющее собой смесь лёгкой фракции нефти и загустителя, создающего нужную вязкость масла, довольно стабильную при изменении температуры:

Температура масла, °С …-50 -40 -20 0 20 50 70

Кинематический коэффициент

вязкости, 10^-5 м²/сек …125 45,1 13 4,2 2 1 0,75

Температура застывания этого масла равна 70°С.

Большое значение для нормальной работы гидроприводов имеет механическая и химическая стойкость масел. В процессе эксплуатации гидроприводов вязкость, смазывающая способность и химическая структура масла изменяются. При многократном дросселировании уменьшаются вязкость масла и его смазывающая способность. Это особенно заметно у масел, содержащих присадки.

Свойства масел ухудшаются и вследствие их окисления: из масла выделяются смолы и шлаки, часть их растворяется в масле, ухудшая его смазывающую способность, другая часть, находясь в смеси с маслом, играет роль катализатора процесса окисления. Интенсивность последнего зависит от величины поверхности соприкосновения масла с воздухом, температуры и давления. При интенсивном перемешивании окислительный процесс ускоряется, поэтому сливную трубу лучше подводить не сверху, а снизу, так как тогда масло, поступающее по трубе в резервуар, не будет препятствовать подъёму пузырьков воздуха. При подводе сливной трубы сверху её конец следует располагать от дна резервуара на расстоянии 2-3 диаметров трубы. Кроме того, резервуар следует разделить перегородкой, чтобы сливная труба была отделена от всасывающей.

С увеличением температуры увеличивается интенсивность окисления масла, поэтому желательно, чтобы в гидроприводах его температура была не выше 50-60°. В противном случае следует предусматривать охладительные устройства. Приёмный резервуар рекомендуется делать закрытым, заливное отверстие перекрывать сеткой, а сливное располагать в таком месте, где было бы обеспечено полное удаление масла при его замене. Так как загрязнение масла возможно и вследствие разрушения отдельных элементов механизмов привода (манжет, сопрягаемых деталей), то следует предусматривать фильтры для очистки масла от механических примесей.

Большое влияние на работу гидроприводов оказывает газ (или воздух), содержащийся в жидкости в растворённом виде или в виде механической смеси. При понижении давления в какой-либо части привода газ, растворённый в масле, выделяется, образуя механическую смесь, причём выделение воздуха при понижении давления происходит значительно быстрее его растворения.

Воздух в виде механической смеси ухудшает работу гидроприводов: уменьшается производительность насоса, понижается жёсткость системы, происходит разрушение деталей привода вследствие их окисления, увеличивается ошибка следящих систем, нарушается плавность работы механизмов и т. д.

Обычно воздух находится в механической смеси в виде мелких пузырьков: чем они мельче, тем медленнее происходит их подъём и выделение. Добиться полного удаления пузырьков путём отстаивания почти невозможно, поэтому для уменьшения содержания воздуха в масле следует принимать меры, затрудняющие его попадание в гидросистему; например, участки пониженного давления следует герметизировать, уровень масла в резервуаре поддерживать на отметке, при которой исключается засасывание воздуха через всасывающую трубу в насос и гидросистему.

При большом содержании воздуха может произойти вспенивание масла. Этот процесс протекает тем интенсивнее, чем ниже поверхностное натяжение и давление насыщенного пара жидкости. Так как вода, содержащаяся в масле, понижает и поверхностное натяжение и давление, то образование пены происходит уже при содержании в масле небольшого количества воды – около 0,1%. Чем мельче структура пены, тем выше её стойкость. Так как образованию пены сопутствует интенсивное окисление масла, ведущее к ухудшению механических характеристик привода, то необходимо всячески препятствовать попаданию влаги в масло.

Масло периодически следует заменять. Полную замену масла для многих гидроприводов надо производить один раз в шесть месяцев.

Дата добавления: 2014-01-07