Требования к рабочей жидкости

8. Самосмазываемость узлов гидропривода. Это весьма ценное достоинство, т. к. при создании механических силовых приводов необходимо предусматривать и систему смазки.

9. Простота изготовления элементов гидропривода и эксплуатации. Высокая надежность и долговечность. Так, срок службы многих типов насосов и гидродвигателей доведен до 20000 часов и более, а гидрораспределитель с электрогидравлическим управлением при давлении 12,5 МПа выдерживает около 2000000 переключений, сохраняя работоспособность.

В качестве примера, который наглядно показывает надежность гидрооборудования, могут послужить наблюдения за работой и хронометраж простоев двух автоматических линий. Простои линии из-за неисправностей электрооборудования составляют 14…35% от всех потерь, по вине гидрооборудования – 0,42…1,12%.

недостатки гидроприводов.

1. Ограничение скорости течения жидкости в гидросистеме (3…5м/с).

2. Насыщение рабочей жидкости воздухом, нагрев и загрязнение.

Это приводит к ее усиленному нагреву за счет выделения тепла при сжатии воздуха, нарушению быстроты и точности срабатывания выходного звена гидропривода. Изменение температуры рабочей жидкости оказывает влияние на эксплуатационную характеристику системы. Если 6…10% сжимаемого объема рабочей жидкости составляет растворенный воздух, то при снижении давления в системе жидкость вспенивается, а при резком изменении нагрузки может возникнуть скачкообразное перемещение исполнительного механизма.

Загрязнение рабочей жидкости приводит к повышенному износу, увеличению зазоров в подвижных элементах гидрооборудования, снижению объемного к. п.д. системы.

Анализ причин отказов и нарушений в работе гидрофицированых машин и систем показывает, что примерно 75% всех неисправностей являются следствием перечисленных выше факторов.

Действие этих факторов может быть устранено или в значительной степени снижено при условии, если гидравлическая система спроектирована правильно или грамотно эксплуатируется.

13.5. Требования к рабочей жидкости

Рабочая жидкость гидросистем должна обладать:

— хорошими смазывающими свойствами по отношению к материалам трущихся пар;

— минимальной зависимостью вязкости от температуры в требуемом диапазоне температур;

— малой упругостью насыщенных паров и высокой температурой кипения. В жидкость не должны входить легкоиспаряющиеся компоненты, что может привести к загустению жидкости;

— нейтральностью к применяемым материалам и малым абсорбированием воздуха, а также легкостью его отделения;

— устойчивостью к окислению и длительным сроком службы;

— высоким объемным модулем упругости и малым коэффициентом теплового расширения;

— высокими изолирующими и диэлектрическими свойствами.

Все многообразие применяемых в гидроприводах рабочих жидкостей можно разделить на две группы: на минеральной (нефтяной) и синтетической основах. Рабочие жидкости на нефтяной основе имеют сравнительно низкую верхнюю границу температурного диапазона и содержат различные антиокислительные и антикоррозионные присадки. Синтетические рабочие жидкости обладают высокотемпературными свойствами; они негорючие, но очень дороги.

13.6. объемный гидропривод возвратно-поступательного движения

В качестве гидродвигателей (см. рис. 13.2) в этих приводах используются силовые гидроцилиндры, в которых возвратно-поступательное движение осуществляется под действием давления рабочей жидкости.

В зависимости от конструктивного исполнения силовые цилиндры могут быть — с односторонним выходом штока (а); — с двухсторонним (б); — телескопические (в) (рис.13.4).

а б в

Рис. 13.4

Основными рабочими элементами силового цилиндра являются шток с поршнем и цилиндр, то есть из всех гидравлических машин силовые цилиндры являются самыми простыми по конструкции.

Один из элементов (шток или цилиндр) крепится к объекту неподвижно, другой совершает возвратно-поступательное движение под давлением рабочей жидкости, действующей на поршень, или внешней нагрузки.

Если шток с поршнем под действием рабочей жидкости может перемещаться в двух противоположных направлениях, то такие гидроцилиндры двухстороннего действия, если в одном – одностороннего. Обратный ход цилиндра одностороннего действия совершается под действием внешней нагрузки или пружины.

В большинстве случаев эти гидроцилиндры не имеют поршней, роль последних выполняют штоки (плунжеры).

Для предупреждения наружных утечек рабочей жидкости по разъемам силового цилиндра и штоку, а также перетекания жидкости из одной полости в другую поршень, шток и неподвижные разъемные соединения герметизирую при помощи специальных уплотнительных устройств.

Помимо обеспечения возвратно-поступательного движения силовые цилиндры широко используются для поворота вала 1 на ограниченный угол (до 120о), что упрощает кинематику приводных механизмов (рис.13.5).

Рис .13.5

Для целей поворота выходного вала с ограниченным углом выпускаются поворотные гидродвигатели (моментные гидроцилиндры) (рис.13.6). Ротор уплотнен радиально корпуса 3 подвижной 4 и неподвижной 1 пластинами, образующими камеры 2 и 2´, в которые подводится и отводится жидкость. Так как применение многокамерных поворотных гидродвигателей сокращает возможный угол поворота вала (ротора), число камер более четырех используют редко.

Рис.13.6

13.7. Принцип расчета гидропривода

Представим схему гидропривода с разомкнутой циркуляцией жидкости (рис.13.7) и для упрощения последующих расчетов выберем силовой цилиндр с двухсторонним выходом штока и все гидролинии одного диаметра. Таким образом, скорость движения рабочей жидкости в гидролиниях будет одинаковой.

Рис.13.7

При расчете такого гидропривода силовой цилиндр рассматривается как местное сопротивление, на котором произошел перепад давления Δрц = р1 — р2 при движении поршня, например, слева направо.

Перепад давления Δрц может быть выражен из уравнения равновесия поршня:

.

Силой инерции РИ при расчете таких гидроприводов обычно пренебрегают; так как сила трения Т зависит от качества обработки внутренних поверхностей и в нашем случае незначительно зависит от внешней нагрузки Р, то ее можно считать величиной постоянной и из анализа исключить. Тогда

.

Давление рн, которое необходимо создать насосу будет больше полученного Δрц на величину потерь давления в системе Σртр:

.

Так как система гидравлического привода является частным случаем короткого трубопровода, то при подсчете потерь давления должны быть учтены как линейные, так и местные потери:

.

Выразим скорость движения рабочей жидкости по гидролиниям через подачу насоса из выражения

; .

Тогда

.

Для конкретной гидравлической системы выражение в скобках будет величиной постоянной. Обозначим ее буквой «В». Тогда можно записать

. (13.1)

По выражению (13.1) построим гидравлическую характеристику системы и, наложив на нее характеристику объемного насоса, получим в их пересечении рабочую точку системы (точка А) (рис. 13.8) или рабочий режим системы: ; .

Рис. 13.8

При этом мощность, потребляемая насосом:

.

Если нагрузка вдоль штока Р не меняется по ходу поршня, то делением объема цилиндра на расход можно определить время совершения операции или время, потребное для перемещения поршня из одного крайнего положения в другое. Зная при этом перемещение поршня, легко определить скорость его перемещения V. Тогда полезная мощность гидропривода и его к. п.д. определяются из выражения