4.3. Гідропривод

Гідравлічний привод – це сукупність устаткування, що служить для перетворення енергії потоку рідини гідродвигуна в механічну енергію і передачі її виконавчому механізму машини. Гідропривод часто є складовою частиною електропривода, але при розгляді окремих властивостей гідравлічних машин електричну частину не розглядають.

Порівняно з іншими видами приводів гідропривод має ряд переваг:

–       безступеневе регулювання;

–       самозмащення деталей тертя;

–       простота устаткування автоматичного запобігання механізмів машин від перевантаження;

–       можливість встановлення в будь-якому зручному місці;

–       простота передаточного устаткування;

–       можливість розвивати значні зусилля;

–       простота та зручність управління;

–       можливість застосовувати стандартні вузли та елементи.

До недоліків відносять:

–       втрати на тертя в трубопроводі;

–       зміна швидкості руху робочих органів при змінах температури і в’язкості рідини;

–       попадання повітря в рідину, що погіршує характеристику роботи гідросистеми.

Гідравлічні двигуни бувають поступального та обертового руху. Найбільш розповсюдженим гідроприводом є об’ємний гідравлічний двигун (силовий гідроциліндр), призначений для забезпечення зворотно-поступального руху виконавчих механізмів.

Енергію рідини, що рухається, при цьому створює гідронасос, ведучий вал якого кінематично пов’язаний з валом електродвигуна.

Силові гідроциліндри   залежно від напрямку діючого робочого тиску рідини можуть бути одно- та двохсторонього руху, а також диференціального руху.

Рис. 4.6

 

Для забезпечення стабільної роботи до рідини в гідросистемі приводу ставлять такі  вимоги:

1.    Рідина не повинна виділяти пар при робочих температурах.

2.    Рідина не повинна містити у собі повітря, поглинати його або виділяти.

3.    Рідина не повинна утворювати піну.

4.    Не повинна викликати корозію механізмів і руйнувати ущільнення.

5.    Рідина повинна мати хімічну стійкість і добре змащувати деталі.

6.    Відповідність рідини умовам пожежної безпеки.

У гідросистемах зазвичай застосовують індустріальні мастила. Тиск в системі в середньому становить до 5 МПа (до 21 МПа).

Основи розрахунку гідропривода

1. Середня швидкість маслопотоку в трубі

де  – витрата мастила;

     – площа перерізу труби;

     – діаметр труби.

2. Потужність гідравлічного насосу (кВт):

де  – повний тиск, який розвиває насос (різниця між тисками нагнітаючому та всмоктуючому патрубках);

      – ККД насоса.

3. Попередньо діаметр гідроциліндра:

де  – коефіцієнт запасу (1,1...1,5);

     – сила корисного опору;

    р – питомий тиск в системі.

4. Об’єм рідини, необхідний для надання поршню заданої швидкості руху  в циліндрі:

де  – площа поршня;

     – об’ємний ККД циліндра (0,92...0,98).

5. Тягове зусилля штока

де  – сила корисного опору;

      – вертикальна складова сили ваги деталей, що переміщаються;

      – зусилля пружини стиску;

     – протитиск і корисна площа поршня з боку протитиску;

      – сума сил тертя в ущільненнях;

     – сила тертя між ущільнюючими кільцями та дзеркалом циліндра,

де  – діаметр поверхні тертя;

 – висота кільця;

 – питомий тиск між поверхнею кільця і дзеркалом циліндра;

 – коефіцієнт тертя між кільцями і циліндром (для кільця з чавуну );

 – число кілець, що задіяні в роботі.

      – сила тертя в шкіряних манжетах. , де

 – спряжений діаметр металевої поверхні тертя;

 – ширина цієї поверхні;

 – коефіцієнт тертя шкіряних манжетів ( – для м’якої,  – для твердої шкіри).

       – сила інерції. , де

 – маса рухомих частин;

 – час розгону (0,2...0,5 с);

 – максимальна швидкість руху.

За вибраним тиском і тяговим зусиллям штока поршня  визначаємо  і  (площу і діаметр робочого циліндра):

звідки

6. Діаметр штока

де  – допустиме напруження, МПа.