САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
РЕФЕРАТ
«Торможение объемных двигателей»
СПб. 2007г.
Содержание
Объемные гидродвигатели
Тормозные клапаны
Ограничители расхода
Список использованной литературы
Объемныегидродвигатели
К объемнымгидродвигателям относятся:
Гидромоторы, использующиеэнергию потока жидкости и сообщающие выходному валу неограниченное вращательноедвижение.
Гидроцилиндры, сообщающиевыходному звену поступательное движение.
Поворотныегидродвигатели, сообщающие выходному валу ограниченное вращательное движение.
Гидроцилиндры широко применяют во всех отрасляхтехники и особенно часто в строительных землеройных, подъемно-транспортных,дорожных машинах, а также в технологическом оборудовании — металлорежущихстанках, кузнечно-прессовых машинах.
/>
/>
Гидроцилиндродностороннего действия (рис. 1. а) имеет плунжер 1, перемещаемый силойдавления жидкости в одну сторону. Обратный ход плунжера совершается поддействием внешней силы F,если она действует непрерывно, или пружины 2. единственное наружное уплотнениеплунжера состоит из основного 3 и грязезащитного 3’ уплотняющих элементов. Гидроцилиндр двустороннего действия (рис. 1. б) имеет поршень 4 со штоком5, уплотненные внутренним 6 и наружным 7 уплотнителями. Разница полной S и кольцевой S’ площадей поршня ведет к различию в используемом давлении p при перемещении влево и вправо, еслипреодолеваемая внешняя сила Fодинакова. Если к цилиндру подводится постоянный расход Q, то разница площадей приводит взависимости от направления перемещения к различию скоростей движений поршня.
Для устранения этихявлений, когда они нежелательны, такие гидроцилиндры включают при помощизолотника по дифференциальной схеме (см. позиции I и II),при которой штоковая полость 8 непрерывно соединена с питающей линией 9. Еслипри этом S’=S/2, то при движении вправо (позиция золотника I) и влево (позиция золотника II) скорость v=Q/S’ и сила F=pS’ будутодинаковы. Для получения полной симметрии сил и скоростей применяютгидроцилиндры с двусторонним штоком (рис. 2) с одним внутренним 1 и двумя 2 и 3наружными уплотнениями. В этом случае конструкция с закрепленным штоком (рис.2. а) в полтора раза короче, чем конструкция с закрепленным цилиндром (рис. 2.б)
/>
/>
Количество уплотнений,являющихся источниками трения и местами наружных и внутренних утечек определяетобъемный и механический КПД гидроцилиндра, а так же его надежность. С этойточки зрения из рассмотренных меньший КПД при прочих равных условиях имеетгидроцилиндр с двусторонним штоком.
Схема трехскоростногогидроцилиндра с двумя уровнями развиваемой силы показана на рис 3. Такиегидроцилиндры распространены в прессовом оборудовании. Быстрый ход сближенияосуществляется заполнением полости через подвод 1 при линиях 2 и 3, соединенныхс областью слива. Рабочий ход с малой скоростью на коротком пути осуществляетсяпри питании полостей 4 и 6 через подводы 1 и 2. При этом цилиндр, используемыйпри максимальной рабочей площади, развивает максимальную силу при наименьшемдавлении. Быстрый возвратный ход производится при заполнении полости 5 черезлинию 3, линии 1 и 2 при этом соединены с областью слива.
/>
/>
Телескопическиегидроцилиндры (рис. 4) применяют в случаях, когда желаемый ход превышаетдопустимую установочную длину гидроцилиндра. Выдвижение секций цилиндра, еслион питается через линию 1 от источника постоянного расхода Q будет происходить с разнымискоростями и, если преодолеваемая сила F постоянна, при разных давлениях.
При выдвижении первымсмещается до упора поршень 2 с малой скоростью при меньшем давлении. Послеполного выдвижения поршня 2 начинает перемещаться до полного выдвижения поршень3. При этом скорость увеличивается, а давление возрастает. Выдвигание секцийпроизводится либо под действием силы F, либо путём подачи расхода Q через линию 4 в полости 6 и 7 через рукав 5.
Известно применение телескопическихцилиндров, имеющих до шести секций.
/>
/>
рис. 4 Во многих случаяхгидроцилиндры работают в тяжёлых условиях при внезапно изменяющихся нагрузках ипри неблагоприятных климатических условиях. Для защиты от попадания влаги игрязи предусматривают двойные наружные уплотнения (например, 2 и 3) сгрязесъемными кольцами 2’ и 3’ (см. рис. 2), а иногда и резиновый сильфоны (8, см. рис. 5), целиком закрывающие шток при выдвижении. Для защиты от ударов поршня о крышкуцилиндра в конце хода устанавливают концевые тормозные устройства (рис. 5). В крышкахгидроцилиндра выполнены гнезда 1 и 2, а на поршне соответствующие имцилиндрические выступы 6 и 7, образующие с гнездами малые зазоры. В конце ходакольцевой объем 5 будет выдавливаться через дроссель 3 и кольцевую щель,сопротивление которых велико, и скорость поршня уменьшится. Для быстрогозаполнения цилиндра в начале хода в обход дросселя 3 и щели предусмотреныобратные клапаны 4.
/>
/>
Частым требованием кгидроцилиндрам является способность удерживать нагрузку при неподвижном поршнебез подачи жидкости от насоса. Схема фиксирующего устройства на поршне 5представлена на рис. 6. При равенстве давления в обеих полостях 6 и 7 цилиндрапружины 1 смещают шарики 2 на коническую поверхность 3, и шарики заклиниваютпоршень. При подаче жидкости от насоса в одну из полостей в ней появляетсядавление и скользящий уплотняющий элемент 4 смещается. Таким образом, передначалом движения поршня шарики выталкиваются из кольцевой корпусной щели и непрепятствуют движению поршня. Такая система из-за износа стенок цилиндровприменима только при малых нагрузках.
/>
/>
При больших нагрузкахположение поршня фиксируется гидравлическими замками, представляющимиуправляемые обратные клапаны.
Эффективность работыгидроцилиндров, их КПД зависят в основном от работы уплотнителей поршней иштоков (рис. 7). Уплотнение, показанное на рис. 7, а состоит из резиновогокольца 3 с пластиковым упорным кольцом 2 и защитного кольца 1, предохраняющегоосновное уплотнение от попадания грязи. Конструкция, изображенная на рис. 7, бпредставляет пакет V-образных манжет:уплотняющая 6 из резины и разделительных 5 из пластика. Гайкой 4 пакет можетсжиматься для компенсации износа. На рис. 7, в и г представлены уплотненияпоршней двустороннего действия: уплотнение высокого давления манжетами 7 поршняс направляющим поясом 8 и уплотнение двусторонней манжетой, служащейодновременно направляющим элементом. Последнее предназначено для умеренныхдавлений. Для надежной и продолжительной работы уплотнений и, следовательно,гидроцилиндров необходима обработка рабочих поверхностей цилиндров и штоков до />.
/>/>
/>
В исправно и длительно работающемуплотнении обязательно должна существовать утечка в виде смазывающей пленки,выносимой из полости на металлической поверхности, скользящей по уплотнению. Работав режиме граничного или сухого трения без такой пленки сокращает срок службыуплотнений.
При малых давлениях иперемещениях h в качестве гидро- и пневмодвигателейпоступательного движения применяют мембранные (рис. 8, а) и сильфонные (рис.8, б) системы.
/>
/>
Поворотныегидродвигатели
На рис. 9, а изображеноднопластинчатый двухкамерный, а на рис. 9, б – двухпластинчатый четырехкамерныйдвигатели. В конструкции таких гидродвигателей много общего с пластинчатымигидромашинами. Ротор 4 уплотнен радиально относительно наружного корпуса 3подвижной 5 и неподвижной 1 пластинами, которые образуют две или больше дуговыекамеры 2 и 2’ – рабочие полости, в которые по каналам 6 подается и отводитсяжидкость. Для сокращения и устранения внутренних утечек по торцам ротора ипластин применяют подгонку боковых крышек с малыми зазорами, поджим одной изкрышек с гидростатической разгрузкой или радиальные упругие уплотнения изрезины или полимерных материалов. Надежное уплотнение торцов ротора являетсяглавной трудностью при создании таких гидродвигателей. Трение и утечки поторцам являются главными потерями энергии. Уплотняющие пластины выполняют длясокращения трения, как правило, гидростатически уравновешенными (рис. 9, в).
/>
/>
При четырехкамерномгидродвигателе развиваемый момент увеличивается, а угловая скорость уменьшаетсяв 2 раза. Так как применение многокамерных систем сокращает возможный уголповорота ротора, число камер более четырех применяют редко.
Тормозныеклапаны
Тормозные клапаны применяют в приводах механизмовопускания груза кранов, пневмоколесного хода экскаваторов, погрузчиков и другихсамоходных машин для исключения противообгонного скоростного режима придействии нагрузок, направление которых совпадает с направлением вращениядвигателя.
Тормозной клапан устанавливают на выходе изгидроцилиндра. Управление клапаном осуществляется от подводящей линиигидроцилиндра. Открытие клапана зависит от управляющего давления, обратнопропорционального внешней нагрузке. Вследствие этого скорость опускания грузаостается примерно постоянной. Золотник, установленный в корпусе клапана,удерживается в положении«Закрыто» пружиной, усилие которойизменяется регулировочным винтом. Для обеспечения устойчивой работы,исключающей колебания золотника клапана, в линии управления установлены дварегулируемых дросселя с обратными клапанами, которые независимо один от другогодросселируют подводящий и отводящий потоки рабочей жидкости. Отдельные типытормозных клапанов часто изготавливают стыкового исполнения с двумя ступенямидавления. На клапаны первой ступени управляющее давление действуетнепосредственно под торец клапана, а на клапаны второй ступени — черездополнительный плунжер меньшего диаметра. Настройка клапана, характеризуемая началомоткрытия щели, осуществляется поворотом винта.
Рассмотрим устройство ипринцип действия тормозного клапана, представленного на рис. 10.
/>
/>
/>
При подаче давленияуправления рабочая жидкость поступает из полости подвода У в полость отводаА.Настройка требуемого давления управления, при котором происходит открытие дроссельной щелизолотника 6, производится регулировочным винтом 1.
В зависимости отизменения давления в линии управления изменяется площадь открытия дроссельнойщели в золотнике 6, благодаря чему изменяется величина потока рабочей жидкостии скорость движения рабочего органа остается примерно постоянной независимо отвеличины попутной нагрузки.
В этих гидроклапанах дляисключения колебаний величины потока, проходящего через щель (рывка при спускерабочего органа), и настройки, необходимой для конкретного изделия временисрабатывания золотника 6, в линии управления установлены два регулируемыхдросселя с обратными клапанами.
Регулировка этихдросселей осуществляется винтами настройки времени 12 и 73. Торможение производится какпри опускании, так и при подъеме рабочего органа. Для торможения только в одномнаправлении к тормозному гидроклапану должен присоединится обратныйгидроклапан.
Поток рабочей жидкости излинии управления и дренажных отверстий может отводиться по трубам отприсоединительной плиты или непосредственно от корпуса клапана. К тормозномуклапану может прифланцовываться обратный клапан, соответствующей установкойкоторого определяют направление потока при торможении гидродвигателя — от А к В или от Вк А. Еслиобратный клапан не установлен, то торможение осуществляется при обоихнаправлениях потока. К тормозному клапану может быть присоединен такжедополнительный предохранительный клапан.
Тормозные клапаныуказанных типов используют для торможения лебедок грузоподъемных механизмов игидроцилиндров телескопических стрел гидравлических экскаваторов.
Для поддержания заданной операторомскорости перемещения рабочих органов, движущихся под действием попутной внешнейнагрузки, и обеспечения фиксации положения рабочего оборудования вгидросистемах самоходных машин применяются клапаны патронного исполнения длявстраивания в панели и индивидуальные корпуса. Общий вид такого тормозногогидроклапана и его гидросхема представлены нарис. 9.
/>
/>
Гидроклапантормозной представляет собой устройство, обеспечивающее разъединение подводящейА и отводящей В полостей при отсутствии давления управления вполости У и соединение их через регулируемый дроссель, величинапроходного сечения которого зависит от величины давления управления. Клапаны можноустанавливать в гидросистеме в любом положении. При монтаже необходимообеспечить свободный доступ к клапану, особенно к регулировочному винту.
Ограничителирасхода
Ограничителем расхода называется клапан, предназначенныйдля ограничения расхода в гидросистеме или на каком-либо ее участке.
Принципиальная схемаограничителя расхода приведена на рис.12. Он состоит из подвижного поршня 3 инерегулируемой пружины 6, помещенных внутри корпуса 7. В поршне имеетсякалибровочное отверстие 2 (нерегулируемый дроссель), а корпусе — окна 4. Всочетании с поршнем 3 окна 4 представляют собой регулируемый дроссель. Висходном положении пружина стремится передвинуть поршень в крайнее левоеположение и открыть окна 4. При включении ограничителя расхода в гидросистемужидкость поступает в отверстие 1 и далее проходит через дроссель 2 и окна 4 котверстию 5. При достижении жидкости через ограничитель расхода у дросселя 2создается перепад давлений. При увеличении расхода перепад давленийувеличивается и поршень перемещается вправо, частично или полностью перекрываяокна 4. Когда расход в гидросистеме уменьшится, перепад давлений такжеуменьшится и поршень переместится влево, увеличив открытие окон.
/>/>
Списокиспользованной литературы
«Объемные гидравлические приводы» Т.М. Башта и др.-М.: Машиностроение, 1969 г.
«Гидравлика, гидромашины игидроприводы.» Учебник для машиностр. Вузов Т. М. Башта, С. С. Руднев, Б. Б.Некрасов и др. 2-е изд. перераб.-М.: Машиностроение, 1928г