Объемный гидропривод

Объемный гидропривод путевых машин. Работа объемного гидропривода основана на использовании гидростатического напора рабочей жидкости. Рабочая жидкость попеременно заполняет рабочие камеры и вытесняется из них через подводящие и отводящие каналы.

Рабочие камеры гидравлического насоса или двигателя образуются его конструктивными элементами и изменяют свой объем во время работы. Для преобразования энергии входного звена насоса в энергию потока жидкости при увеличении объема камеры сообщаются с всасывающей линией, идущей от гидравлического бака, а при уменьшении объема сообщаются с напорной линией.

У гидравлических двигателей при увеличении объема камеры сообщаются с напорной линией, а при уменьшении объема – со сливной линией. Таким образом, у двигателя при увеличении объема рабочей камеры энергия потока жидкости преобразуется в механическую энергию выходного звена (штока гидроцилиндра или вала гидромотора).

Объемные гидравлические машины по конструктивному устройству механизма взаимного преобразования вращения вала и движения элементов, составляющих рабочую камеру, делятся на две больших группы – роторно-вращательные и роторно-поступательные.

В первом случае рабочая камера образуется стенками корпуса и крышек и промежутками между зубьями ротора (шестеренчатые и героторные гидромашины), а во втором случае – поршнями и стенками цилиндров (аксиально-поршневые и радиально-поршневые гидромашины) или пластинами, поверхностями ротора и статора и прижимными дисками (пластинчатые гидромашины).

Основные параметры выпускаемых фирмами-изготовителями гидравлических машин должны соответствовать параметрическим рядам, которые регламентированы государственными стандартами. Производные параметры получаются расчетным путем или в результате испытаний образцов.

К основным параметрам относятся: V – рабочий объем – объем проходящей через гидромашину жидкости за один оборот ее вала, см ³/об. P_ном – номинальное давление рабочей жидкости, МПа; n_ном  — номинальная частота вращения вала, обычно согласуемая с синхронной частотой вращения электродвигателей переменного тока, об/с.

Производными параметрами могут быть Q_ном – номинальная подача или расход гидромашины, дм³/мин; N_ном – номинальная мощность, необходимая для привода насоса, кВт; Q_м – расход рабочей жидкости гидромотором, дм³/мин; M – развиваемый на валу гидромотора крутящий момент, кНм; h – полный КПД гидромашины.

КПД насоса  (N_п, N_в – мощность выходного потока рабочей жидкости (полезная мощность) и мощность, подводимая к валу насоса, кВт). КПД гидромотора:  Для гидромотора полезной будет мощность, развиваемая на его валу.

Полный КПД гидромашины h = h_о h_м h_г (h_о – объемный КПД, характеризуемый внутренними утечками рабочей жидкости в гидромашине, h_м – механический КПД, обусловленный трением в подвижных частях, h_г – гидравлический КПД, связанный с линейными и местными потерями напора при движении жидкости внутри гидромашины).

При выборе насоса и гидромотора учитывают возможность реверсирования, регулирования величины потока рабочей жидкости и скорости вращения вала гидромотора, а также обратимость объемной гидромашины.

Под обратимостью понимается свойство гидромашины работать в режиме насоса и мотора. Большинство объемных гидравлических машин обладают свойством обратимости.

На путевых машинах используют в основном объемный гидропривод с разомкнутой циркуляцией рабочей жидкости (рис. 1, а). В нем вся жидкость после прохода по системе возвращается в бак Б1.

Такие системы используются при наличии на машине большого количества гидроцилиндров, когда объемы возвращаемой в бак жидкости с течением времени значительно изменяются. Гидросистемы с замкнутой циркуляцией (рис. 1, б) используются чаще всего для привода вращения механизма.

В современных путевых машинах они используются в приводах механизмов непрерывного движения машины или вибраций рабочего органа (выправочно-подбивочно-рихтовочные машины непрерывно-циклического действия, динамические стабилизаторы пути).

Такие приводы обычно оснащаются дополнительными насосами Н2, подключенными к основной всасывающей линии для компенсации объемных потерь в замкнутом контуре и повышения всасывающей способности основного насоса Н1. Обычно насос в этом случае обеспечивает объемное регулирование и реверсирование потока.

Гидроцилиндры

Гидроцилиндры – это объемные гидродвигатели, которые преобразуют энергию потока рабочей жидкости в механическую энергию линейно перемещения выходного звена (штока или корпуса).

На путевых машинах находят широкое применение гидроцилиндры различных типов: одностороннего и двустороннего действия, с односторонним или двухсторонним выходом штока, многосекционные телескопические и плунжерные.

В тех случаях, когда это диктуется особыми условиями работы и конструкцией приводимых механизмов, используются гидроцилиндры специального исполнения (например, для привода рычагов подбоек подбивочного блока). В остальных случаях используются типовые гидроцилиндры.

Основными параметрами гидроцилиндра являются: p_ном – номинальное давление, МПа; D, d – диаметр поршня и штока, м; L – ход штока, м.

Во время работы объемный гидропривод должен обеспечить работу приводимого механизма в заданном режиме, определяемом техническими и технологическими параметрами рабочего органа и машины в целом.

Режим обеспечивается поддержанием или регулированием скорости и усилий гидроцилиндра, угловой скорости вращения вала и развиваемого вращающего момента гидромотора, возможностью изменить направление движения, зафиксировать механизм в заданном положении, или, наоборот, дать возможность механизму свободно перемещаться под действием внешних сил (плавающий режим), обеспечить требуемую последовательность переключений группы взаимосвязанных по технологическому процессу механизмов.

В любых предусмотренных условиях работы путевой машины должна быть обеспечена защита гидропривода и механизма от перегрузок, имеющих статический или динамический характер. Работа гидропривода и приводимого механизма в заданном режиме обеспечивается аппаратурой управления, регулирования и защиты.

К аппаратуре для изменения направления, пропуска или перекрытия потока рабочей жидкости относятся распределители, обратные клапаны, односторонние и двухсторонние гидрозамки, переключательные клапаны, переключатели манометра и т.д.

В гидроприводе путевых машин в основном применяются гидрораспределители с запорным элементом в виде цилиндрического золотника. Защита от перегрузок производится аппаратами регулирования давления рабочей жидкости: предохранительными, редукционными и перепускными клапанами, реле давления.

Кроме того, объемный гидропривод путевых машин имеет устройства для кондиционирования, то есть поддержания в работоспособном состоянии рабочей жидкости. К ним обычно относят гидробаки, фильтры, маслоохладители, магнитные улавливающие устройства.

В машинах циклического действия гидросистема оснащается гидроаккумулятором АК1 (см. рис. 1, а), который позволяет в течение рабочего цикла при сниженном расходе жидкости накопить энергию для компенсации пикового расхода при срабатывании механизмов.

Кроме того, гидроаккумулятор способствует демпфированию пульсаций давления и может служить гидравлической пружиной для амортизации работы гидроцилиндров.

Параметры режима гидросистемы во время работы и при настройках наблюдаются с помощью контрольной аппаратуры: манометров, термометров, расходомеров.

Основными параметрами гидроаппаратов являются: p_ном – номинальное давление, МПа; D_у – диаметр условного прохода, мм; d_ном – номинальная тонкость фильтрации (фильтра), мкм; V_ном – емкость (гидроаккумулятора) дм³; W_ном – вместимость (гидробака), дм³. Для большинства аппаратов дополнительным параметром является Q_ном – номинальный расход, дм³/с.

Необходимую информацию для ознакомления с принципом работы и устройством аппаратов, расчетом их параметров при конкретной установке в гидросистеме можно найти в специальной литературе.

Стандартами Единой системы конструкторской документации на изделия машиностроения и приборостроения регламентированы правила выполнения принципиальных схем гидросистем, а также изображения условных обозначений гидравлических машин и аппаратов. На рис. 2.  и рис. 3 приводятся примеры их условных обозначений, которые можно использовать в курсовом и дипломном проектировании.

Условные графические обозначения насосов, двигателей

Условные графические обозначения аппаратов гидроустройств

Помощь студентам железнодорожникам