ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ СИЛОВОГО ГИДРОЦИЛИНДРА

В гидроприводе существует 3 разновидности регулирования скорости:

- объемное регулирование;

- дроссельное регулирование;

- дискретное (импульсное) регулирование.

Объемное регулирование.

Объемное регулирование скорости применяется при сравнительно большом расходе жидкости в приводе (приводы главного движения станков).

Объемное регулирование скорости осуществляется за счет изменения расхода, в регулируемом насосе или в гидродвигателях регулируемой производительности (см. рис. 5-1).

1 – насос регулируемой производительности;

2 – гидродвигатель регулируемой производительности;

3 – напорный золотник в качестве предохранительного клапана.

Если в системе нагнетания давление выше, чем Р_преод, то часть расхода сбрасывается на слив. Система замкнутая.

Преимущество: высокий КПД, что очень важно при больших мощностях гидродвигателей.

Недостаток: стоимость насосов и гидродвигателей регулируемой производительности сравнительно высока. Такие приводы используются в приводах главного движения.

Дроссельное регулирование.

В приводах подач чаще используются системы дроссельного регулирования:

- дроссельное регулирование на входе;

- дроссельное регулирование на выходе;

- параллельное регулирование.

Дросселирование на входе (см. рис. 5-2).

Р₁, р₂ – давления в рабочей и сливной полоти гидроцилиндра;

F₁, F₂ – площади поршня;

S₁, S₂ – сила трения в уплотнениях;

N – максимальная полезная нагрузка;

υ₁ – скорость поршня гидроцилиндра;

р_н – давление насоса.

где f – площадь проходного сечения дросселя;

Δр – разность давлений .

Определим, как зависит скорость от величины полезного нагружения.

Проведем исследования на структурную неоднородность.

где υ₀ – скорость поршня при отсутствии нагрузки;

υ₁ – скорость поршня при максимальной нагрузке.

;

При возрастании N структурная неоднородность растет, следовательно, при установке дросселя на входе скорость поршня зависит от величины полезной нагрузки, и чем выше N, тем ниже υ.

Регулирование скорости с помощью дросселя на входе возможно, но рабочая жидкость от насоса проходит вся через дроссель и нагревается, что снижает эффективность привода.

Дросселирование на выходе (см. рис. 5-3).

где Q_др – расход дросселя;

F₂ – активная площадь поршня в сливной камере гидроцилиндра.

Выполним анализ структурной неоднородности по скорости движения поршня при изменении нагрузки:

где υ₀ – скорость поршня гидроцилиндра без нагрузки;

υ₁ – скорость поршня нагруженного гидроцилиндра.

Ψ зависит от величины нагрузки. С ростом N увеличивается величина под корнем, а значит ψ уменьшается.

В случае дросселирования на входе изменение υ при изменении N мягче, так как p₂F₂ меньше, чем p₁F₁.

При дросселировании на входе нельзя допускать чтобы направление нагрузки совпадало с движением поршня, так как возможен разрыв потока масла из-за того, что дроссель ограничивает расход жидкости. При дросселировании на входе в механизме, который обслуживает силовой гидроцилиндр, никогда не реверсируют направление на выходе.

При дросселировании на выходе ограничений нет.

Дросселирование на выходе имеет большие возможности как по величине структурной неоднородности, так и по возможности изменять условия нагружения.

Параллельное дросселирование (см. рис. 5-4).

Дроссель устанавливается на линии, соединяющей нагнетающую магистраль со сливной.

. Примем р_сл=0.

Чем выше нагрузка (N), тем ниже числитель под знаком корня, тем меньше скорость υ и выше ψ.

КПД такого привода меньше, чем в предыдущих случаях.

В целом регулирование скорости гидроцилиндра дросселированием имеет общий недостаток, что скорость поршня изменяется при изменении нагрузки, а это значит, что в гидроприводах, где требуется постоянство скорости, такие системы не пригодны. Поэтому регулирование скорости дросселированием возможно во вспомогательных механизмах станков.

Лекция №6

Стабилизация скорости перемещения гидродвигателей.

При дроссельном регулировании на выходе перемещение поршня более плавное. Такой способ регулирования позволяет приводу нормально работать с изменяющимся направлением нагрузки, но как правило давление в сливной полости гидроцилиндра выше, чем при дросселировании на входе, то есть КПД такого привода несколько ниже. Давление в рабочей камере тоже больше, чем при дросселировании на входе, так как рабочие жидкости (минеральные масла) окисляются, а проходные отверстия аппаратов (дросселей, распределителей) f = 0,1…0,3 мм² быстро зарастают окислами.

Самый распространенный метод стабилизации скорости перемещения поршня состоит в том, чтобы использовать для регулирования скорости специальный аппарат – регулятор расхода потока. Конструктивно они состоят из 2-х аппаратов: редукционного клапана и дросселя (см. рис. 6-1).

р₃ = const.

Синхронизация работы силовых гидроцилиндров.

Достаточно часто в приводах требуется синхронизировать работу 2-х силовых гидроцилиндров, имеющих различные полезные нагрузки.

На рис. 6-2 изображены силовые гидроцилиндры, они должны работать синхронно, но имеют различную нагрузку и как следствие разное давление в рабочей камере р₁ и р₂. Эта задача решается установкой делителя потока. В корпусе аппарата (рис. 6-4) перемещается плавающий поршень 3. От насоса давление передается в торцевые полости 2, которые соединены дросселирующими круговыми каналами с камерами 4 и 5, которые соединяются с нагнетательными системами силовых гилроцилиндров. Расход в каждой из них , если равновесие нарушается, то изменяется давление в иорцевых камерах и плавающий поршень смещается, увеличивая сопротивление в одной дросселирующей щели и уменьшая в другой.

Если требуется синхронизировать работу четырех гидроцилиндров, то должно быть два каскада делителей.

Лекция №7.

Рабочие жидкости гидроприводов.

В гидроприводах в качестве рабочих жидкостей всегда используются масла, в основном минеральные. В современной промышленности используются масла индустриальные ИГП 18…45, где цифры означают вязкость масла. Чем больше вязкость, тем при большем давлении следует данное масло применять.

Масло низкого давления (до 7 ИПа) – ИГП 18.

Масло среднего давления (7…15 МПа) – ИГП 30.

Масло высокого давления (15…50 МПа) – ИГП 45.

Чем выше давление, тем выше вязкость масла.

Основные требования:

1) сохранить вязкость в диапазоне рабочих температур 35-90 ^оС;

2) масло должно иметь высокую стойкость против окисления воздухом (срок в месяц).

Устройства для очистки рабочей жидкости.

В процессе работы гидроприводов рабочие жидкости (масла) загрязняются продуктами узлов трения, частицами окислов масла, пылью из окружающей среды. Это плохо сказывается на работе узлов. Масла необходимо очищать и менять. Визуальный метод оценки: на хорошо поглощающую влагу бумагу капают несколько капель масла, и чистое масло после впитывания оставляет желтое пятно. Чем больше загрязнение масла «i», тем больше цвет пятна меняется в сторону коричневого. ГОСТ 17216-71 определяет 19 классов чистоты жидкости.

Класс чистоты	Количество частиц загрязнений в 100 см³, не более, при размере частиц, мкм
0,5…1,0	1…2	2…5	5…10	10…25	25…50	50…100

Рекомендуются к использованию масла следующей чистоты:

1) в приводах с шестеренными и пластинчатыми насосами нерегулируемой производительности с давлением до 6,3 МПа - классы чистоты 14, 15;

2) в приводах с пластинчатыми насосами регулируемой производительности с давлением до 6,3 МПа - класс чистоты 12;

3) в приводах с пластинчатыми и аксиально-поршневыми насосами с давлением до 16 МПа - класс чистоты не ниже 12;

4) в приводах с гидрораспределителем, дросселированием – классы чистоты 10-12;

5) в приводах с электрогидравлическими шаговыми двигателями – класс 8, 9 (используется в станках с ЧПУ).

В реальных гидроприводах очистка масла осуществляется несколькими методами:

1) отстой масла в баке и в специальных фильтрах, которые встраиваются в систему гидропривода. По месту устройства фильтра они подразделяются на:

а) всасывающие – которые устанавливаются на всасывающем патрубке насоса (это сравнительно грубые фильтры очистки Δр<0,018…0,02 МПа). Задача таких фильтров – улавливать крупные частицы размером 40 мкм и более;

б) напорные фильтры – устанавливаются на напорной магистрали перед предохранительным клапаном. Это, как правило, фильтры средней очистки, которые улавливают частицы от 25 мкм;

в) фильтры тонкой очистки – устанавливаются перед гидроаппаратами (дросселями, гидрораспределителями). Такие фильтры улавливают частицы менее 10 мкм;

г) сливные фильтры – устанавливаются на сливной магистрали. Их задача улавливать продукты трения и окислы масла, и не допускать попадания их в бак. Для этого так же используют фильтры средней очистки.

В качестве фильтров средней очистки, которые устанавливаются на напорной и сливной магистрали используют щелевые фильтры (рис. 7-1).

Конструктивно такие фильтры имеют возможность очистки без замены фильтрующего элемента.

Фильтрующий элемент состоит из набора пластин 1. Толщина пластины - до 0,5 мм. Между пластинами ставятся скребки 2. При повороте фильтрующего пакета рукояткой скребки прочищают щели между основными пластинами.

Сетчатый фильтр со сменным фильтрующим элементом (рис. 7-2).

Фильтрующий элемент состоит из 2-х сеток с различным размером ячеек, внутри помещается гофрированная бумага.

Лекция №8.

Гидроаккумуляторы

Гидроаккумуляторы – это устройства, предназначенные для аккумулирования энергии масла, находящегося под давлением. В системе гидроприводов в период рабочих перемещений как правило, давление высокое, а во время холостых перемещений давление низкое и быстрое перемещение осуществляется при высокой скорости, поэтому в приводах часто используют гидроаккумуляторы, которые заряжаются при высоком давлении в системе нагнетания и разряжаются, когда давление в системе низкое и требуется большой расход масла для обеспечения быстрых перемещений.

Аккумуляторы бывают следующих видов:

1) Грузовые гидроаккумуляторы. Изменение давления в них определяется изменением потенциальной энергии груза. Давление зависит от степени нагрузки.

2) Пружинные гидроаккумуляторы. Давление в них зависит от степени разгрузки, используется упругая энергия пружины.

3) Пневможидкостные гидроаккумуляторы. Часть емкости занята газом, другая часть – жидкостью. Эти две среды контактируют. Если в газовой полости поддерживается постоянное давление, то и в полости, занятой жидкостью давление постоянно.

4) Пневмогидравлические гидроаккумуляторы (используются наиболее часто). Газовая и жидкостная полости разделены и газовая полость предварительно заполняется сжатым газом (азот).

В этом типе гидроаккумуляторов при медленном изменении давления в гидросистеме процесс сжатия газа близок к изотермическому, когда полностью происходит теплообмен между газом и окружающей средой, то произведение давления газа р на его объем V постоянно. В случае резкого изменении давления процесс близок к адиабатическому и pV^1,4 = const. В реальном случае процесс находится между этими состояниями и pVⁿ = const, где 1<n<1,4.

Серийно выпускаются гидроаккумуляторы пневмогидравлические с эластичными газовыми камерами, которые заполняются сжатым газом, давлением в камерах до 4-х МПа, емкостью – до 25 литров, которые используются в гидроприводах для следующих целей:

а) для обеспечения большого расхода в момент холостых перемещений;

б) для разгрузки насоса в зажимных устройствах;

в) для уменьшения колебаний в гидроприводе.

Рис. 8-2. Пример применения аккумулятора в гидросистеме.

В зажимных устройствах (рис. 8-2) используются гидроаккумулятор 7 и реле 3, 4, настроенные на максимально и минимально допустимые усилия зажима. В показанном на схеме положении распределителя 11 масло от насоса 1 поступает в цилиндр. После зажима детали 10 масло заполняет гидроаккумулятор. Когда давление достигает максимальной величины, реле 3 дает команду на отключение электромагнита распределителя 13, в результате чего клапан 12 разгружает насос, а клапан 8 запирается. Когда давление в системе падает до минимальной величины, реле 4 дает команду на включение электромагнита распределителя 13, и насос подзаряжает аккумулятор. Манометр 2 служит для визуального контроля давления, а распределитель 6 с дросселем 5 – для разрядки аккумулятора после окончания работы.

Лекция №9.

ГИДРОПАНЕЛИ.

В гидроприводах серийно выпускаемых машин достаточно часто используются для управления приводами гидропанели цельного назначения. Гидропанель представляет собой комбинацию направляющей и регулирующей аппаратуры, смонтированных в одном корпусе.

1. Разделительная гидропанель типа Г53 (рис. 9-1).

Рис. 9-1. Схема с использованием гидропанели Г53.

В гидроприводах с большим расходом с целью уменьшения потерь энергии и повышения КПД приводов часто используются два насоса. Один насос низкого давления и достаточно большой производительности, а второй - наоборот. Разделительная гидропанель обеспечивает согласованную работу в приводе двух насосов (Н1 – низкого давления и высокой производительности, Н2 - высокого давления и низкой производительности). В момент быстрого подвода (или отвода) рабочего органа станка привод работает от двух насосов. Рабочая жидкость от Н! через ответвление Р1 гидропанели поступает через обратный клапан 3 и ответвление Р2 и через реверсивный распределитель 6 в рабочую камеру силового гидроцилиндра. От насоса Н2 масло также поступает через распределитель 6 в рабочую камеру. Давление в этот момент в системе не превышает давления, создаваемого насосом Н1. После того, как рабочий орган начнет выполнять работу, полезная нагрузка возрастает, давление в рабочей камере увеличивается. Давление в системе в данный момент больше давления, создаваемого насосом Н1. Обратный клапан 3 закрывается, т.е. в рабочую камеру поступает масло только от Н2. В этот момент открывается предохранительный клапан 2, расход от насоса Н1 идет на слив и насос отключается. Если давление в рабочей камере силового гидроцилиндра будет больше предельного, то срабатывает предохранительный клапан 1, и часть расхода будет сбрасываться на слив. В панели предусмотрены ответвления Рх и Тх для возможности подключения распределителя 4 с целью дистанционной разгрузки клапана 1. Есть ответвление Ру для подключения распределителя 5, который разгружает клапан 2.

2. Гидропанель для ступенчатого регулирования скорости гидродвигателя типа Г36.

При выполнении силовыми головками различных операций (сверление, зенкерование, развертывание, резьбонарезание) часто возникает необходимость в одном рабочем цикле - изменить скорость перемещения рабочего органа. С этой целью серийно выпускается несколько вариантов гидропанелей типа Г36 (рис. 9-2).

В представленной схеме возможны 3 различных скорости перемещения поршня гидроцилиндра. В изображенном гидроцилиндре наименьшая из скоростей - с дифференциальным включением силового гидроцилиндра. При дифференциальном включении соединяются в приводе рабочая и штоковая полости. При этом масло из штоковой полости перетекает в рабочую. Переключением управляет трех-позиционный пятилинейный распределитель. В данном положении давление в рабочей камере достаточно высоко. В магистрали «В» масло поступает к клапанам 2 и 3, открывает их и по магистрали «Г» поступает в рабочую полость гидроцилиндра.

При других положениях распределителя 1 масло из сливной полости через распределитель 4 сливается в бак, при этом скорость V больше.

Рис. 9-2. Схема с использованием гидропанели Г36.