Методические указания. Гидротрансформатор отличается от гидромуфты тем, что в его проточной части кроме насосного и турбинного колес установлен неподвижный реактор (направляющий

Гидротрансформатор отличается от гидромуфты тем, что в его проточной части кроме насосного и турбинного колес установлен неподвижный реактор (направляющий аппарат). Лопастное колесо реактора, отклоняя своими лопатками жидкость, изменяет момент количества. движения потока. Поэтому в гидротрансформаторе крутящие моменты на ведущем и ведомом валах не равны друг другу. Следовательно, гидротрансформаторы в отличие от гидромуфт являются преобразователями крутящего момента.

Реактор размещается либо за турбинным колесом, либо за насосным. Как правило, имеется только одно насосное колесо. В зависимости от степени трансформации крутящего момента гидротрансформаторы могут быть с одной или несколькими.ступенями турбинных колес (не более трех) и могут иметь несколько реакторов. Разнообразие конструктивных схем позволяет строить гидротрансформаторы с различными свойствами и характеристиками- и подбирать их для эффективной работы в конкретных условиях силового привода.

К числу основных внешних параметров гидротрансформатора относятся крутящие моменты на ведущем и ведомом валах и на реакторе, передаточное отношение, к. п. д., коэффициент трансформации моментов. Функциональное графическое изображение этих параметров дает характеристики гидротрансформаторов. Различают внешние (моментные), универсальные и приведенные характеристики. Форма прямых на характеристиках зависит от профилирования лопаток рабочих колес, от количества и размещения рабочих колес в проточной част

В зависимости от формы кривой крутящего момента на ведущем валу различают прозрачные и непрозрачные внешние (моментные) характеристики. Выбор гидротрансформаторов с различной прозрачностью характеристик диктуется условиями их работы: преобладанием требований надежности или экономичности силового привода.

Следует разобраться в методике построения характеристик, проанализировать по характеристикам режимы работы гидротранс­форматоров при различных моментах на ведомом валу, которые определяются моментом сопротивления приводной машины, рассмотреть энергетические и эксплуатационные свойства гидротрансформатора.

Гидротрансформатор обычно работает в системе силового привода. Экономичность и слаженность работы системы силового привода зависит от работы отдельных его элементов — двигателя, гидротрансформатора и приводной машины и правильного согласования их друг с другом. Основой для согласования служат моментная характеристика двигателя, приведенная характеристика гидротрансформатора и моментная характеристика приводной машины. Для согласования характеристик используются формулы подобия и уравнение момента гидродинамических передач.

Следует рассмотреть методику выбора размера гидротрансфор­матора (активного диаметра), построения выходной характеристики агрегата «двигатель — гидротрансформатор и уметь ими пользоваться для анализа работы гидротрансформатора в системе силового привода.

В комплексных гидротрансформаторах реактор размещается на муфте свободного хода и при некоторых режимах может вра­щаться вместе с рабочими колесами. Следует рассмотреть назна­чение таких гидротрансформаторов, их характеристики и эксплуа­тационные свойства.

Литература: [1, с. 323 —335]; [2, с. 339 — 345]; [3, с. 232 — 238. 256 — 259]; [6, с. 390 — 398]; [8, с. 340 — 318]; [9, с. 255 — 258].

 

Вопросы для самопроверки

1. Поясните принцип действия и особенности работы гидро­трансформатора.

2. Чем отличаются прозрачные характеристики гидротрансфор­матора от непрозрачной? Для каких условий работы они приме­няются?

3. Поясните метод выбора размеров гидротрансформатора и со­гласование характеристик элементов силового привода.

4. Каковы конструктивная схема, моментная характеристика и назначение комплексного гидротрансформатора?

5. Какие применяются способы регулирования гидротрансфор­маторов?

 

 

ЧАСТЬ III. ОБЪЕМНЫЕ НАСОСЫ И ГИДРОПРИВОДЫ

Раздел А. Объемные насосы и гидродвигатели

 

Общие положения

 

Объемные насосы, принцип действия, общие свойства и клас­сификация

Методические указания

 

В объемных насосах передача механической энергии жидкости осуществляется изменением объемов их рабочих камер. Объемные насосы делятся на классы: 1) поршневые — с возвратно-поступатель-ным движением вытеснителя (поршня или плунжера) и клапанным распределением жидкости; 2) роторные с вращательным движением вытеснителей или замыкателей (например, поршней, плунжеров, зубьев, шестерен, лопаток или пластин) и с бесклапанным распре­делением жидкости.

В отличие от лопастных насосов и объемных насосах жидкости сообщается потенциальная энергия давлении при практически неизменной кинематической энергии жидкости. В этих насосах, подача и напор независимы друг от друга, насосы характеризуются неравномерностью подачи и пульсацией давлении.

Литература: [1, с. 336—342]; [2, с. 272 — 274]; [3, с. 155—157];

[4, с. 204 — 214]; [6, с. 256 — 272]; [8, с. 81 —90]; [9, с. 5 — 7].

 

Вопросы для самопроверки

1. Расскажите о принципе действия объемных насосов.

2. Приведите примеры объемных насосов и укажите элементы, присущие объемным насосам всех типов.

3. Каковы преимущества и недостатки, присущие' объемным насосам всех типов?

 

2. Поршневые и плунжерные насосы

 

Устройства и область применения поршневых и плунжерных насосов. Индикаторная диаграмма. Графики идеальной подачи и ее неравномерность. Диафрагменные насосы.

 

Методические указания

 

Поршневой насос представляет собой гидравлическую машину, в которой преобразование механической энергии двигателя в ме­ханическую энергию перемещаемой жидкости осуществляется при помощи поршня или плунжера, совершающего возвратно-поступа­тельное движение в цилиндре. Поршневые насосы принадлежат к классу объемных насосов. Они классифицируются по кратности действия, устройству поршня, расположению цилиндров, способу соединения поршня с двигателем, по быстроходности (числу двой­ных ходов), по развиваемому давлению. Студент должен знать принцип действия насосов, уметь изобразить и пояснить принци­пиальные схемы насосов одинарного, двойного, дифференциального действия и др.

Подача поршневых насосов пропорциональна их размерам (объему, вытесняемому поршнем при его движении на нагнетание), а также скорости движения поршня (числу двойных ходов или числу оборотов в единицу времени). Напор поршневых насосов не связан с подачей и зависит от сопротивлений (геодезический напор, гидравлические сопротивления), которые он должен пре­одолевать.

Одной из основных особенностей поршневых насосов является неравномерная подача жидкости по времени. Студент должен знать способ построения графиков мгновенной подачи и уметь вывести числовые значения коэффициента неравномерности подачи для насосов различной кратности действия. Следует рассмотреть влия­ние клапанов распределения жидкости на характеристики и свой­ства поршневых насосов.

Дли улучшения равномерности подачи на всасывающем и на­порном патрубках насоса устанавливаются воздушные колпаки. При рассмотрении работы воздушных колпаков необходимо понять, почему установка колпака на всасывающем патрубке по­зволяет увеличить высоту всасывания и число двойных ходов насоса, а установка колпака на напорном патрубке сглаживает неравномерность подачи жидкости к потребителю.

Важнейшей характеристикой работы насоса является индикаторная диаграмма, представляющая собой кривую изменения давления в камере насоса за один двойной ход поршня. Индикаторная диаг­рамма позволяет судить о качестве насоса, о влиянии воздушных колпаков на процессы всасывания и нагнетания, дает возможность установить наличие тех или иных нарушений в работе насоса, позволяет уточнить баланс мощности и к. п. д. в насосе.

Литература: [1, с. 343 — 354]; [2, с. 274 — 276]; [3, с. 157— 166]; [4, с. 214 — 226]; [6, с. 272 — 289]; [8, с. 115-117]; [9, с. 8 — 49].

 

Вопросы для самопроверки

1. Приведите схемы и объясните принцип действия поршневых насосов одинарного, двойного, дифференциального действия.

2. От чего зависит и по каким формулам определяется произ­водительность насосов различной кратности действия? Что такое объемный к. п. д. насоса?

3. Приведите графики мгновенной подачи поршневых насосов одинарного и двойного действия; объясните метод их построения и гидравлическую сущность; укажите способы уменьшения нерав­номерности подачи.

4. Изобразите индикаторную диаграмму поршневого насоса и объясните ее. В чем отличие действительной индикаторной диаг­раммы от идеальной?

5. От чего зависит и как определяется высота всасывания порш­невых насосов? Укажите способы увеличения высоты всасывания.

6. Каковы преимущества и недостатки поршневых насосов по сравнению с центробежными?

7. Как регулируется подача поршневых насосов и каковы пра­вила их пуска?

3. Роторные насосы и гидродвигатели

 

Классификация роторных насосов. общие свойства и область применения. Устройство и особенности роторных насосов раз­личных типов: а) шестеренных, 6) винтовых. в) пластинчатых (шиберных), г) роторно-поршневых. Определение рабочих объе­мов. Подача и ее равномерность. Характеристика насосов. Регулирование подачи. Крутящий момент на валу гидромотора. Высокомоментные гидромоторы.

 

Методические указания

 

Роторными называются объемные насосы вращательного дви­жения, содержащие статор, ротор и замыкатели, герметично со­прикасающиеся со статором и ротором и разделяющие приемную камеру от нагнетательной. По конструкции роторные насосы раз­деляют на роторно-поршневые (радиальные и аксиальные), плас­тинчатые (шиберные), шестеренные, винтовые. Эти насосы широко используются в объемных гидравлических приводах. Роторные насосы обратимы, т. е. могут работать в качестве насосов и гид­ромоторов, имеют бесклапанное распределение жидкости и потому выполняются быстроходными, имеют меньшую неравномерность подачи, чем поршневые насосы, могут быть выполнены с регули­рованием и реверсированием подачи (рогорно-поршневые насосы и шиберные простого действия).

Роторные насосы, так же как и поршневые, не могут работать с закрытой задвижкой и, как правило, снабжаются предохрани­тельным клапаном, разгружающим насос в случае перегрузки. Студенту необходимо разобраться в принципе действия и устрой­стве перечисленных типов роторных насосов. Следует знать область их применения, принцип действия, кинематическую схему, уметь объяснить конструктивную схему, знать формулы опреде­ления подачи насоса и рабочего объема и способы регулирования подачи, характеристики.

Обращенные роторные насосы являются гидромоторами вра­щательного действия. Так же как и насосы, они могут быть регу­лируемыми и нерегулируемыми, реверсивными и нереверсивными.

При изучении роторных гидромоторов следует освоить принцип действия и устройство, расчетные формулы для определения кру­тящего момента, мощности, частоты вращения. Следует обратить внимание на способы изменения (регулирования) этих параметров в случае нерегулируемых и регулируемых гидромоторов.

Литература: [1, с. 354 — 403]; [2,с. 276 — 301]; [3, с. 166 — 172;175-184]; [4, с. 257 — 271, 308 — 309]; [6, с. 289 — 316]; [7, с. 126 — 244]; [8, с. 90 -114, 119—162]; [9, с. 113—137].

 

Вопросы для самопроверки

1. Приведите конструктивные схемы и объясните принцип дей­ствия радиально- и аксиально-поршневых, пластинчатых (шибер­ных), шестеренных и винтовых насосов.

2. Напишите формулы для определения подачи роторных насо­сов и объясните их. Изменением каких параметров осуществляется регулирование подачи насоса?

3. Каковы достоинства и недостатки роторных насосов?

4. Укажите область применения роторных насосов.

5. Па схемах роторно-поршневых гидромоторов рассмотрите кинематическую цепочку трансформации усилий на поршнях, соз­даваемых рабочей жидкостью, и механический момент на валу гидромотора.

6. От каких параметров зависят развиваемые на валу роторных гидромотров крутивший момент, мощность и частота вращения? Приведите соответствующие формулы для каждого типа гидромо­тора и поясните их.

7. Расскажите о принципе действия и конструктивных особен­ностях высокомоментных гидромоторов.

 

4. Гидроцилиндры

 

Силовые гидроцилиндры, их назначение и устройство. Поворот­ные гидроцилиндры.

Методические указания

Силовые гидравлические цилиндры являются гидравлическими двигателями возвратно-поступательного действия, работающими по принципу обращенных поршневых насосов. В отличие от по­следних силовые гидроцилиндры не имеют клапанов. Студенту необходимо рассматреть конструктивные схемы гидроцилиндров одностороннего и н двустороннего действия и телескопических, усвоить расчетные формулы для определения усилия на штоке, скорости движении поршня, потребной подачи жидкости, разви­ваемой мощности с учетом полного и частных к. п. д. гидроцилиндра.

Литература: [1, с. 403 — 410]; [3, с. 172 — 175]: [4, с. 307 — 308]; [7, с. 318 — 328]; [8, с. 162— 176].

Вопросы для самопроверки

1. Приведите схемы силовых гидроцилнпдров одностороннего и двустороннего действия и поясните их.

2. Как определить величину потребной подачи для гидроци­линдров одностороннего и двустороннего действия? Как влияет объемный к. п. д. на величину подачи?

3. От каких параметров гидроцилиндров зависят развиваемые мощность и усилие па штоке? Приведите соответствующие фор­мулы и поясните их.

 

Раздел Б. Объемный гидропривод

5. Основные понятия и элементы гидропривода

 

Принцип действия объемного гидропривода. Классификация объемных гидроприводов по характеру движения выходного зве­на и другим признакам. Основные элементы гидропривода.

Методические указания

Объемный гидропривод предназначен для передачи при помо­щи объемных гидромашин механической энергии двигателя к ис­полнительным механизмам с преобразованием скоростей и сил или моментов.

Объемный гидропривод содержит объемный насос (источник гидравлической энергии), объемные гидромоторы (приемники гид­равлической энергии или исполнительные механизмы), гидроаппа­ратуру (устройства или механизмы, предназначенные для передачи энергии, управления и регулирования).

В зависимости от типа гидродвигатели (силовой гидроцилиндр или роторный гидромотор) различают гидроприводы возвратно­-поступательного и вращательного движения выходного звена. Схе­ма гидропривода может быть открытой (с аккумулирующим рабо­чую жидкость баком) и закрытой (бак отсутствует, давление в сис­теме больше атмосферного). Закрытая схема не применяется при наличии гидроцилиндров.

Литература: [1, с. 411 —412]; [2, с..302 - 305]; [3, с. 141 — 155]; [4, с. 290 — 296]; [6, с. 354 — 360]; |7, с. К 12]; [8, с. 68 — 80].

 

Вопросы для самопроверки

1. Из каких основных частей состоит объемный гидропривод? Приведите одну из известных конструктивных схем и поясните ее.

2. Что такое открытая и закрытая схемы объемного гидроприво­да? Приведите схемы, объясните принцип действия и укажите преимущества и недостатки.

3. Укажите достоинства и недостатки объемного гидропривода