Гідравлічні приводи

3. Гідравлічні приводи

Гідравлічний привід будівельних машин виконують у вигляді гідростатичних (об'ємних) та гідродинамічних передач, енергоносієм у яких є робоча рідина - мінеральна олива.

Залежно від ступеня використання гідроприводу будівельні машини бувають:

гідравлічні, у яких основні механізми мають гідропривід;

неповно гідравлічні, у яких гідропривід використовується для робочого устаткування;

гідрофіковані, у яких гідропривід використовується для окремих основних механізмів.

Гідростатичні передачі

До складу гідростатичної передачі (об'ємного гідроприводу) входять:

об'ємний насос, який перетворює механічну енергію двигуна в енергію потоку робочої рідини;

силовий гідроциліндр або гідравлічний двигун, який перетворює енергію потоку рідини в механічну енергію виконавчого органа машини;

пристрої та механізми, які забезпечують керування гідроприводу та його регулювання.

У гідростатичних передачах робочі органи отримують рух внаслідок зміни об'єму замкненого простору, який заповнюється робочою рідиною, тому їх називають об'ємними. Об'ємні гідроприводи широко застосовуються у приводах і системах керування будівельних машин, а також для передавання зусиль виконавчим органам машин та для керування допоміжними механізмами.

Об'ємні насоси мають такі параметри, як подача, напір і потужність.

Силові гідроциліндри одно- та двобічної дії використовуються для виконання поступального руху. За наявності в машині силових гідроциліндрів двобічної дії робоча рідина подається поперемінно з одного й другого боку поршня, а з гідроциліндрами однобічної дії - лише з одного боку, як у вертикально встановлених гідроциліндрах, де рух поршня донизу відбувається під дією сили тяжіння.

Гідроприводи обертальної дії застосовуються для ходового устаткування, механізмів повороту та ротаційних робочих органів машин.

Основними параметрами об'ємного гідроприводу є тиск робочої рідини, витрата рідини, потужність, яка передається енергоносієм за допомогою насоса, ККД приводу.

Параметри вихідної ланки:

для гідроприводу обертальної дії - крутний момент і частота обертання ішла електродвигуна;

для гідроприводу поступальної дії- сила на штоку гідроциліндра та швидкість його пересування.

Робочий тиск у об'ємних гідропередачах - 7...25 МПа; простежується тенденція підвищення цього параметра до 32...45 МПа. Зі збільшенням тиску металомісткість і вартість гідросистем знижуються;

Гідродинамічні передачі

Гідродинамічно передається крутний момент від двигунового вала на вал грансмісії внаслідок зміни моменту руху робочої рідини, що протікає в робочих колесах, розміщених у загальному корпусі, та утворюваного при цьому динамічного риску рідини, що переміщується насосним колесом, на лопатки турбінного колеса.

Розрізняють два види гідродинамічних передач: гідромуфти та гідротрансформатори.

У гідромуфтах вал насосного колеса з'єднаний з двигуном, а вал турбінного колеса - з трансмісією. Обертаючись, насосне колесо тягне за собою рурбінне завдяки потоку оливи, що знаходиться між колесами. Під час запуску шипуна насосне колесо починає обертатися при нерухомому турбінному колесі, тобто ковзання дорівнює 100 %. З розгоном ковзання знижується до ),,.5 % і залишається сталим. ККД гідромуфти збільшується пропорційно частоті обертання турбінного колеса і становить 0,95...0,97.

Гідромуфта дає змогу запускати й зупиняти двигун без вимкнення трансмісії, а також забезпечує плавний розгін і зупинення машини, безперервне наростання швидкості вихідного вала від нуля до максимуму, зниження динамічних наван-і.кіа'іи., захист двигуна від перенавантажень та гасіння крутильних коливань.

Негативним у застосуванні гідромуфт є зниження ККД зі збільшенням ковзання, а також те, що робота машин у важкому режимі при ККД гідромуфти понад 0,75 неможлива через значне зростання навантаження під час стопорення турбінного колеса.

Гідротрансформатори, маючи позитивні якості гідромуфт, забезпечують автоматичну зміну частоти обертання веденого вала залежно від навантаження, що передається на нього, та автоматично регулюють крутний момент залежно від цього навантаження.

Схеми гідроприводів

Від зв'язків між елементами гідроприводу, умовні позначення яких наведені в табл. 9, залежать схеми гідроприводів. Вони класифікуються за кількістю потоків робочої рідини, яка подається від насосної установки, за можливістю об'єднання потоків та за видом живлення гідродвигунів.

За кількістю потоків робочої рідини схеми поділяються на одно- та багатопотокові. При однопотоковій схемі гідроприводу основні механізми машини приводять у дію один або кілька насосів, які подають робочу рідину в одну напірну гідролінію. У разі багатопотокової схеми основні механізми приводять у дію два або більше насосів, які можуть подавати робочу рідину в різні напірні лінії.

У схемах з можливістю об'єднання потоків робочої рідини, що подається різними насосами, потоки рідини з'єднуються в одній напірній лінії, але вони можуть і роз'єднуватися автоматично або вручну.

За видом живлення гідродвигунів розрізняють схеми з індивідуальним та груповим живленням. У схемах з індивідуальним живленням кожен гідро-двигун живиться від одного потоку, а з груповим - кілька гідродвигунів живляться від одного або кількох потоків.

У схемах з груповим живленням гідродвигуни можуть приєднуватися до напірної лінії паралельно, послідовно або роздільно.

При паралельному живленні напірна лінія насоса може бути одночасно з'єднана з робочими лініями двох і більше гідродвигунів, при послідовному -лише одного гідродвигуна, зливна лінія якого з'єднується з напірною лінією другого гідродвигуна, при роздільному - одного чи кількох гідродвигунів, які приводять у рух лише один механізм.

У схемах гідроприводів часто застосовують комбіноване живлення гідродвигунів - паралельно-послідовне, роздільно-послідовне та ін.

Однопотокові схеми гідроприводів зазвичай виконують з паралельним, послідовним або паралельно-послідовним живленням гідродвигунів. Вид живлення визначає можливість поєднання робочих операцій у циклі.

У разі паралельного живлення для кожного з поєднаних рухів використовують різний тиск, що зумовлює потребу штучного дроселювання для збільшення опору протіканню робочої рідини в гідродвигун, який потребує нижчого тиску, інакше основний потік рідини піде в гідродвигун з найменшим навантаженням.

Отже, поєднання операцій за паралельного живлення пов'язане зі значними втратами на дроселювання рідини під тиском, який потрібно підвести до максимально навантаженого гідродвигуна. Тому такі схеми використовують рідко, лише в машинах невеликої потужності.

У разі послідовного живлення весь потік рідини від насоса надходить до першого гідродвигуна, а злив з нього - до другого. Тому гідродвигуни приводяться в рух певною швидкістю незалежно від навантаження на кожному, а необхідний тиск у напірній лінії насоса характеризується навантаженням гідродвигунів, які живляться послідовно. Послідовне живлення інколи використовують для поєднання рухів елементів робочого устаткування.

Двопотокові схеми гідроприводів забезпечують незалежне поєднання та стулювання швидкості двох операцій і найчастіше застосовуються в одноковшових екскаваторах.

Для начіпнш екскаваторів, як правило, використовують двопотокові схеми з автономними потоками, які відрізняються витратою робочої рідини. І при цьому потік з більшою витратою служить для приводу гідродвигунів робочого устаткування, а з меншою - для механізмів повороту колони та для допоміжних механізмів. Наприклад, на начіпних екскаваторах ЭО-2621 застоювано двопотокову схему гідроприводу з об'єднанням вручну потоків для живлення гідроциліндра підіймання стріли.

У повноповоротних екскаваторах з жорстким підвішенням стріли застосовують, переважно двопотокові схеми гідроприводу від автоматично регульованих насосів з об'єднанням потоків вручну та з груповим паралельно-послідовним живленням гідродвигунів. Така схема - типова для вітчизняних одноковшових екскаваторів 3-ї та 4-ї розмірних груп з гідравлічним приводом.

Трипотокові схеми гідроприводів найчастіше застосовують при використанні нерегульованих насосів з роздільно-послідовним живленням і трьома розподільниками, що дає змогу поєднувати операції впродовж робочого циклу екскавації. Недоліком цієї схеми, порівняно з типовою, є застосування нерегульованих насосів, що знижує ступінь використання усталеної потужності насосної и установки та обумовлює вищий ступінь нагріву робочої рідини, оскільки в гідросистемі постійно циркулює максимальний об'єм рідини.

Типи гідравлічного устаткування, яке встановлюється на екскаваторах і кранах, наведені в табл. 9 і 10, а технічні характеристики гідродвигунів, насосів, гідророзподільників і гідротрансформаторів - у табл. 11-17.

Таблиця 8.Умовні позначення елементів гідроприводу

Таблиця 9. Гідравлічне устаткування екскаваторів

Таблиця 10. Гідравлічне устаткування стрілових кранів на спеціальному шасі автомобільного типу

Таблия 11. Технічні характеристики кранових гідродвигунів і гідронасосів

Таблиця 12. Технічні характеристики шестерінчастих насосів

Таблиця.13. Технічні характеристики аксіально-поршневих регульованих насосів типу 210

Таблиця14. Технічні характеристики аксіально-поршневих регульованих насосів типу 207

Таблиця 15. Технічні характеристики здвоєних аксіально-поршневих регульованих насосів типу 223

Таблиця 16. Технічні характеристики секційних гідророзпод'шьників на р_ном = 16 МПа

Таблиця 17. Технічні характеристики секційних гідророзподільників на р_ном =25 МПа і діаметром умовного проходу 32 мм

Показники	У4960.02.000.2сб	У4960.03.000.2сб
Кількість секцій в одному блоці	5	7
Максимальні втрати тиску, МПа, при номінальному потоці робочої рідини в'язкістю ЗО ± 3 мм2/с у гідророзподільнику за нейтральної позиції всіх золотників	0,6	0,75
Маса, кг	137	191