Назначение элементов структурной схемы объёмного гидропривода. Объёмный и массовый расход масла в гидропередаче. Давление и его единицы. Классификация давлений в гидропередачах. Устройство и геометрические характеристики гидроцилиндра. Алгоритм выбора гидроцилиндра для привода рабочего органа поворотного действия

1. Назначение элементов структурной схемы объёмного гидропривода. Объёмный и массовый расход масла в гидропередаче. Давление и его единицы. Классификация давлений в гидропередачах.

В гидравлических приводах энергию на большей части пути от дизельного или электрического двигателя до рабочего или ходового оборудованияпереносит жидкость – гидравлическое масло (МГ).

 Рис. 1.2. Структурная схема  объёмного гидропривода: 1 – первичный двигатель машины (дизельный или электрический);          2 – механическая передача привода насоса;        3 – насос; 4 – трубопроводы и клапаны;         5 – гидродвигатель (ГД) (гидромотор или гидроцилиндр); 6 – механическая передача привода рабочего органа или ходового оборудования; 7 – рабочее или ходовое оборудование; 8 – бак с гидравлическим маслом;  9 – система управления двигателем, насосом и клапанами.

Р_вх = Т_н·2πn_н – мощность на входе в ГП (на валу насоса).

   Р_вых = Т_м·2πn_м или Р_вых = F_штυ_шт - мощность на выходе из ГП (на валу гидромотора или штоке гидроцилиндра).     

Объёмный расход Q, м³/с,равен отношению объёма  масла, прошедшему через поперечное сечение потока, ко времени, за которое это произошло:

Q = V/t = uA,                                         

гдеV — объём; t — время; υ – средняя по поперечному сечению скорость потока;      А - площадь поперечного сечения потока.

Скорость потока:u = Q/ A.

Массовый расход  — масса вещества, которая проходит через заданную площадь поперечного сечения потока за единицу времени

 игде:

ρ  — плотность вещества;

Q  — объёмный расход.

Статическое (гидромеханическое) давление р, Н/м², -это отношение нормальной силы F, действующей на площадку, к площади А этой площадки, т.е.:  р = F/A.

Единица давления – паскаль (Па).

В Европе в качестве единицы давления часто используют bar.

1bar = 100000 Па ≈ 1 атм.

В США кроме Па в качестве единицы давления используют psi: 1 psi =1 фунт/кв. дюйм (pound/square inch)≈ 6900 Па.  

Для элементов гидропередач  и в целом гидросистем  различают давления:                                                       

- номинальное (максимальное долговременное) давление р_ном. Его назначают из условия долговременной работы с расчетными нагрузками, скоростями и при высоком КПД. Номинальное давление в гидропередачах от 16 до 32 МПа и имеет тенденцию к увеличению. Повышение номинального давления уменьшает расход масла и, как следствие, размеры насосов, гидродвигателей, трубопроводов и аппаратов, но увеличивает затраты на их изготовление, обслуживание и ремонт;

- максимальное (максимальное кратковременное) давление р_max. Оно может превышать номинальное значение от 25 до 50 % и допустимо кратковременно, от долей секунды до 5 секунд  в течение каждой минуты. Величину максимального давления ограничивают настройкой предохранительных клапанов;

- пробное или испытательное давление.Оно не больше максимального, не должно вызывать остаточных деформаций и повреждений.Необходимо для подтверждения прочности сборки и монтажа элементов гидропередачи;

- разрушающее давление. Оно разрушает наружную оболочку гидроустройства, масло выходит наружу. Для различных устройств его величина от  2 р_ном  до 4 р_ном.

Фактическое или рабочее давление р при установившейся работе зависит от нагрузки на гидродвигатель и должно быть примерно равно номинальному давлению.

При выключенном гидродвигателе давление в напорной линии насоса минимальное и при оптимальной  температуре масла должно быть не больше 0,06 р_ном.

Рисунок 32Изменение давления в напорной линии  насоса в цикле работы гидропередачи

2. Назначение элементов структурной схемы объёмного гидропривода. Мощность потока масла. Энергия, переносимая единицей объёма. КПД гидропередачи и их виды.

В гидравлических приводах энергию на большей части пути от дизельного или электрического двигателя до рабочего или ходового оборудованияпереносит жидкость – гидравлическое масло (МГ).

 Рис. 1.2. Структурная схема  объёмного гидропривода: 1 – первичный двигатель машины (дизельный или электрический);          2 – механическая передача привода насоса;        3 – насос; 4 – трубопроводы и клапаны;         5 – гидродвигатель (ГД) (гидромотор или гидроцилиндр); 6 – механическая передача привода рабочего органа или ходового оборудования; 7 – рабочее или ходовое оборудование; 8 – бак с гидравлическим маслом;  9 – система управления двигателем, насосом и клапанами.

Р_вх = Т_н·2πn_н – мощность на входе в ГП (на валу насоса).

   Р_вых = Т_м·2πn_м или Р_вых = F_штυ_шт - мощность на выходе из ГП (на валу гидромотора или штоке гидроцилиндра).    

Мощность потока Р, Вт. Мощность можно вычислить умножением силы давления  F = pA на скорость потока υ = Q/A:  Р =  F υ = pA·Q/A. Отсюда:

                                                        Р = pQ.

Единица объёма  масла переносит механическую энергию Е_V:

Е_V = Е_Vвн + Е_Vp + Е_Vк,                                            гдеЕ_Vвн, Е_Vp, Е_Vк– составляющие энергии Е_V.

Единицей величины Е_Vявляется Дж/м³ или Н×м/м³ = Н/м² = Па. Т.е. физические величины Е_V  и р  имеют одинаковую  единицу – паскаль.