Основные преимущества и недостатки объемных гидроприводов

Основные преимущества гидроприводов

1. Высокая удельная мощность гидропривода, т. е. передаваемая мощность, приходящаяся на единицу суммарного веса элементов. Этот параметр у гидравлических приводов в 3...5 раз выше, чем у электрических, причем данное преимущество возрастает с ростом передаваемой мощности.

2. Относительно просто обеспечивается возможность бесступенчатого регулирования скорости выходного звена гидропривода в широком диапазоне.

3. Высокое быстродействие гидропривода. Операции пуска, реверса и останова выполняются гидроприводом значительно быстрее, чем другими приводами. Это обусловлено малым моментом инерции исполнительного органа гидродвигателя (момент инерции вращающихся частей гидромотора в 5... 10 раз меньше соответствующего момента инерции электродвигателя).

4. Высокий коэффициент усиления гидроусилителей по мощности, значение которого достигает = 10^5.

5. Сравнительная простота осуществления технологических операций при заданном режиме, а также возможность простого и надежного предохранения приводящего двигателя и элементов гидропривода от перегрузок.

6. Простота преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное.

7. Свобода компоновки агрегатов гидропривода.

8. К гидравлическому приводу можно подключать любое гидравлическое оборудование: отбойные молотки, дисковые пилы, различные ковши и захваты.

9. Слабое воздействие вибрации на руки.

Наряду с отмеченными достоинствами гидропривода, при его проектировании или решении вопроса о целесообразности его использования следует помнить также и о недостатках, присущих этому типу привода. Эти недостатки обусловлены в основном свойствами рабочей среды (жидкости).

Основные недостатки гидропривода

1. Сравнительно невысокий КПД гидропривода и большие потери энергии при ее передаче на большие расстояния.

2. Зависимость характеристик гидропривода от условий эксплуатации (температура, давление). От температуры зависит вязкость рабочей жидкости, а низкое давление может стать причиной возникновения кавитации в гидросистеме или выделения из жидкости растворенных газов.

3. Чувствительность к загрязнению рабочей жидкости и необходимость достаточно высокой культуры обслуживания. Загрязнение рабочей жидкости абразивными частицами приводит к быстрому износу элементов прецизионных пар в гидравлических агрегатах и выходу их из строя.

4. Снижение КПД и ухудшение характеристик гидропривода по мере выработки им или его элементами эксплуатационного ресурса. Прежде всего происходит износ прецизионных пар, что приводит к увеличению зазоров в них и возрастанию утечек жидкости, т.е. снижению объемного КПД.

Лопастные насосы.

В современной технике используется значительное разнообразие гидромашин, среди которых наибольшее распространение имеют объемные и лопастные насосы и гидродвигатели.

Отличительной особенностью лопастной машины является рабочие колесо с лопастями, от которого жидкости передается энергия. Лопастные насосы можно разделить на центробежные и осевые.

Центробежный насос состоит из подвода, рабочего колеса и отвода. Принцип работы достаточно простой – по подводу жидкость подается на рабочее колесо, которое вращается двигателем. Рабочее колесо передает энергию от двигателя жидкости. В центробежном насосе рабочее колесо состоит из ведущего и ведомого дисков, между которыми расположены лопатки. С помощью ведущего диска рабочее колесо крепится на валу. В центробежных насосах жидкость движется от центра колеса к периферии. От колеса жидкость подается к отводу или другому колесу, в случае использования многоступенчатых систем.

Самыми распространенными среди лопастных насосов являются радиально-осевые и осевые гидротурбины. Радиально-осевой насос имеет такую же конструкцию, что и центробежные насосы. Такой насос может работать в турбинном и насосном режимах.

Передача энергии в лопастном насосе производится следующим образом. При обтекании потоком жидкости лопасти насоса на верхней и нижней части образуется перепад давления и возникает подъемная сила, направление которой противоположно направлению вращения колеса.

Энергия колеса при движении передается жидкости, увеличивая ее удельную энергию. Трение между слоями жидкости приводит к частичному превращению энергии в тепло. Оставшаяся механическая удельная энергия составляет напор насоса.

Лопастные насосы могут быть одноступенчатыми, оснащенными одним колесом, или многоступенчатыми. В многоступенчатых насосах несколько рабочих колес последовательно соединяются друг с другом.

Недостатком одноступенчатых лопастных насосов является ограниченный напор. Если необходим значительный напор, применяются многоступенчатые модели. Жидкость проходит через несколько рабочих колес, которые установлены на одном валу. Напор насоса увеличивается прямо пропорционально количеству колес.

 

Поршневые насосы.

Простейший поршневой насос состоит из рабочего цилиндра, снабженного двумя клапанами всасывающим и нагнетательным, поршня, совершающего возвратно-поступательное движение.

Рис. Поршневой насос одинарного действия:

1—всасывающий трубопровод; 2 — рабочая камера — напорный трубопровод; 4—поршень; 3 — цилиндр; 6 — шток; 7— крейцкопф; 8—шатун; 9—кривошип

Всасывающий трубопровод соединяет камеру цилиндра с резервуаром. При ходе всасывания (поршень движется вправо) в камере вследствие увеличения ее объема, а также в месте соединения всасывающего трубопровода с цилиндром создается разрежение. Под действием перепада давлений жидкость перемещается к насосу, всасывающий клапан открывается и жидкость заполняет рабочую камеру цилиндра.

В процессе возвратно-поступательного движения поршня жидкость перемещается по всасывающему трубопроводу в цилиндр насоса, а из него — в нагнетательную трубу и затем к потребителю. Потребителями могут быть резервуары, паровые котлы, аппараты и др.

Классификация. Поршневые насосы классифицируют следующим образом:

по числу цилиндров — одно-, двух-, трех- и многоцилиндровые;

по роду перекачиваемой жидкости — нефтяные (для перекачки горячих нефтепродуктов), дозировочные (для перекачки химических реагентов), предназначенные для перекачки сжиженных газов, цементировочные (для перекачки цементного раствора и воды при цементировании скважин) и др.;

по конструкции поршня — поршневого типа, плунжерные (поршень представляет собой удлиненный полый цилиндр), диафрагмовые (цилиндр отделен от клапанной коробки упругой диафрагмой), с проходным поршнем;