Загальні положення та поняття

Методичні рекомендації

для виконання лабораторних робіт по дисципліні "Гідропривод сільськогосподарської техніки" для студентів факультету механізації сільського господарства скороченої форми навчання

Напрям підготовки – 6.100102 Процеси, машини та обладнання агропромислового комплексу.

 

Дніпропетровськ 2009

Методичні рекомендації призначені для студентів факультету механізації сільського господарства скороченої форми навчання. В методичних рекомендаціях викладені методики виконання лабораторних робіт, загальні положення про вивчаємі вузли і агрегати, рекомендації по використанню навчальної літератури.

 

Укладачі: к.т.н., доцент Улексін В.О., ст. викл. Брижа М.Р.

 

Рецензенти:   зав. кафедрою «Сільськогосподарські машини»

к.т.н., доцент Кобець О.А..;

к.т.н., доцент кафедри ЕМТП, Ролдугін М.І.

 

Розглянуто і затверджено на засіданні кафедри «Трактори і автомобілі»

Протокол №      від                        2009 р.

Зав. кафедрою «Трактори і автомобілі», професор           П.К.Охмат 

 

Схвалено науково-методичною радою факультету механізації сільського господарства

Протокол №    від                            2009 р.

 

Голова НМР факультету, к.т.н., доцент                         Б.Г.Харченко

 

 

Загальні зауваження про порядок проведення лабораторних робіт по дисципліні "Гідравлічний привод сільськогосподарської техніки"

1. Перед початком кожної лабораторної роботи студенти самостійно повинні проробити відповідну літературу для кращого засвоєння вивчаємого матеріалу.

2. При проведенні лабораторних робіт студенти вивчають під керівництвом викладача вузли і агрегати на протязі відведеного часу.

3. До виконання лабораторних робіт допускаються студенти, які пройшли інструктаж з техніки безпеки.

4. Після виконання роботи вузли і агрегати повинні бути складені, а робоче місце прибране.

5. По закінченню виконання роботи необхідно скласти відповідний звіт.

6. Всі схеми та ескізи у звіті необхідно виконувати олівцем з дотриманням правил креслення.

7. Звіт по виконаній роботі повинен бути показаний викладачу для перевірки і захищений не пізніше останнього заняття по даному розділу.

 

Лабораторна робота № 1

Тема: Об′ємні гідромашини

Мета роботи: Ознайомитися з загальною будовою, принципом роботи, основними несправностями об′ємних насосів і гідромоторів та способами їх усунення.

Обладнання: Макети об′ємних гідронасосів і гідромоторів, плакати та підручники.

Час виконання роботи – 2 години.

Методичні вказівки по роботі: По макетах, плакатах та підручниках вивчи ти призначення, будову, принцип роботи, основні несправності об′ємних гідромашин та способи їх усунення.

 

Загальні положення та поняття.

До об′ємних гідромашин належать насоси і гідромотори.

Насос – це джерело гідравлічної енергії, а гідромотор – її споживач, що перетворює енергію потоку робочої рідини на енергію обертального руху вихідної ланки (вала), кут обертання якого не обмежений (вал обертається). У шестеренних гідромашин робочі камери утворені поверхнями зубчастих коліс, корпусу і бокових кришок.

У гідроприводах сільськогосподарської техніки застосовують такі типорозміри шестеренних насосів: НШ-10, НШ-32, НШ-50, НШ-67, НШ-100, НШ-160, НШ-250 та ін., що виконані за трьома конструктивними схемами – НШЕ, НШУ та НШК. Перші дві букви означають «насос шестеренний», цифри – робочий об'єм або теоретичну подачу масла в см³ за один оберт вала. Букви Е або У, що розміщені після цифр, вказують на тип насоса. Буква К, що означає круглий насос не пишеться. Про ліве обертання свідчить буква Л, що розміщена після цифр робочого об'єму, або після букв, що вказують тип, буква Р означає реверсивний напрямок обертання, а відсутність букви означає праве обертання. За робочим тиском насоси поділяють на 4 групи (тиск 10 МПа – цифра 1, тиск 14 МПа – цифра 2, тиск 16МПа – цифра 3, тиск 20 МПа – цифра 4. Промисловістю впускаються також насоси типу НМШ, двосекційні та спеціальні. Варто відрізняти шестеренні машини МНШ (мотор-насос шестеренний) і НМШ (насос малого тиску шестеренний).

 

Короткі відомості про будову окремих насосів гідросистем тракторів та гідроприводів.

Загальну будову і принцип дії шестеренного насоса показано на рис.1.1.

Принцип дії. При обертанні шестерень зуби виходять із зачеплення в порожнині А і в ній створюється розрідження. За рахунок різниці тисків у баці і порожнині А олива надходить у порожнину А з бака і заповнює вивільнений простір, і далі, знаходячись у западинах шестерень, переміщується до порожнини Б. Тут зуби входять в западини і витісняють з них оливу у напірну порожнину Б. Характерною для шестеренних насосів є те, що тиск у западинах із зміною кута повороту

 

 

 

 

Рис. 1.1. Шестеренний насос:

а – схема роботи; б – будова; в і г – умовне позначення на схемах; 1 і 7 – бокові кришки; 2 – ведуча шестерня; 3 – вал; 4 – ведена шестерня; 5 – вісь; 6 – корпус; А – всмоктувальна порожнина; Б – напірна порожнина; В – епюра тиску рідини

 

шестерень змінюється (див. рис.1.1.а,епюра в). Аналогічний характер зміни тиску спостерігається і в торцевому зазорі між шестернею і кришкою. Внаслідок такого розподілу виникають не зрівноважені зусилля, що сприймаються підшипниками валів. У шестеренчастих насосах типу НШ-32У гідравлічне розвантаження відбувається за рахунок фасок, виконаних на підшипниках (втулках). У насосах круглого виконання це досягається завдяки тому, що на кожній шестерні принаймні три сполучені між собою западини сполучені між собою, оскільки вони виступають за межі обойми.

     Шестеренні гідромотори уніфіковані із шестеренними насосами, але мають деякі особливості: високий перепад тиску, необхідний для зрушування з місця, нестійка робота на малих обертах і значна пульсація крутильного моменту. Повний і об'ємний К.К.Д. шестеренчастих гідромоторів лише в вузькому діапазоні чисел обертів і навантажень достигає значень відповідно 0,8...0,9. Тому їх застосовують головним чином на малопотужних і швидкохідних приводах. Запускати їх необхідно без навантаження. Для покращення пускових характеристик таких гідромоторів (покращення розподілу тиску рідини в радіальному і осьовому напрямках) застосовують різні конструктивні удосконалення.

Всі шестеренні насоси мають подвійне призначення – насоса і гідромотора.

 

 

Рис. 1.2. Схема роботи шестеренного гідромотора

 

 

Випускають шестеренні гідромотори типу МНШ-32У і МНШ-46У, створені на базі насосів НШ-32У, НШ-46У, гідромотори ГМШ-32, ГМШ 50, ГМШ-100, створені на базі круглих насосів.

 

Варіанти індивідуальних завдань до лабораторної роботи №1

Варі ант	nн, хв.-1	nм хв.-1	Do, мм	в, мм	z, шт.	Pн в, МПа	Pн н, МПа	Pм в, МПа	Pм вих, МПа	v	гм
1.	1500	1400	30	32	5	0,5	16,5	16	3	0,92	0,8	0,83
2.	1500	1400	30	32	6	0,5	16,5	16	3	0,92	0,8	0,83
3.	1500	1400	30	32	7	0,5	16,5	16	3	0,92	0,8	0,83
4.	1500	1400	30	32	8	0,5	16,5	16	3	0,92	0,8	0,83
5.	1500	1400	30	32	9	0,5	16,5	16	3	0,92	0,8	0,83
6.	1500	1400	30	32	10	0,5	16,5	16	3	0,92	0,8	0,83
7.	1500	1400	30	32	11	0,5	16,5	16	3	0,92	0,8	0,83
8.	1500	1400	30	32	12	0,5	16,5	16	3	0,92	0,8	0,83
9.	2000	1900	40	25	5	0,5	16,5	16	1	0.85	0,82	0,84
10.	2000	1900	40	25	6	0,5	16,5	16	1	0.85	0,82	0,84
11.	2000	1900	40	25	7	0,5	16,5	16	1	0.85	0,82	0,84
12.	2000	1900	40	25	8	0,5	16,5	16	1	0.85	0,82	0,84
13.	2000	1900	40	25	9	0,5	16,5	16	1	0.85	0,82	0,84
14.	2000	1900	40	25	10	0,5	16,5	16	1	0.85	0,82	0,84
15.	2000	1900	40	25	11	0,5	16,5	16	1	0.85	0,82	0,84

Основні параметри шестеренних насосів (гідромоторів):

1. Робочий об'єм насоса V_p – це кількість робочої рідини, яка проходить через гідромашину за 1 оберт її вала і визначається за формулою:

V_p = 2πm D₀b; см³

D₀  - діаметр початкового кола шестерні;

z – кількість зубців шестерні;

m – модуль зачеплення

Оскільки: D_{0 =} mz, то робочий об'єм насоса можна визначити за формулою:

V_p = 2πm²bz

2. Номінальний тиск насоса на виході Рн – це найбільший тиск при якому насос має працювати протягом встановленого терміну із збереженням параметрів в межах встановлених норм. Перепад тисків ∆Р в в напірній Рн і всмоктувальній Рв порожнинах (∆Р = Рн – Рв) створює радіальні сили, що діють на шестерні.

3. Номінальна частота обертання вала насоса n_{ном .} – це найбільша частота обертання, при якій насос працює протягом встановленого терміну із збереженням параметрів.

4. Об'ємна подача насоса (гідромотора) Q – це відношення об'ємурідини, що проходить через гідромашину, до одиниці часу.

     (), (м³/с)

де η_v - об'ємний ККД гідромотора

5. Крутний момент на валу насоса (гідромотора) M визначається за формулами:

=                         ( ), Нм

де η_гм – механічний ККД гідромотора

6. Потужність на валу насоса (гідромотора) N визначається за формулами:

N = ;                                      (N = ), кВт

де η – загальний ККД гідронасоса.

Аксіально-поршневими називають гідромашини у яких робочі камери утворені робочими поверхнями циліндрів і поршнів, а вісі симетрії поршнів і вісі симетрії блока циліндрів паралельні (аксіальні), або кут між ними не більше ніж 45°.

Залежно від розміщення блока циліндрів відносно приводного вала аксіально-поршневі гідромашини бувають з похилим диском, з похилим блоком, а також кулькові насоси дозатори.

Радіально-поршневою гідромашиною називають гідромашину, в якій робочі камери утворені робочими поверхнями поршнів і циліндрів, а осі поршнів розміщені перпендикулярно до осі блока циліндрів, або мають з нею кут більший 45°.

До планетарних гідромашин належать насоси-дозатори, гідромотори та гідрообертачі. Особливістю планетарних гідромашин є те, що їх основний робочий орган у процесі роботи здійснює складний рух – обертальний навколо своєї осі та обертальний по орбіті. Планетарні гідромашини ще називають орбітальними або героторними.

Пластинчасті насоси і гідромотори можуть бути регульованими і нерегульованими, реверсивними і нереверсивними. Пластинчастим насосом називають роторний насос з робочими камерами, утвореними робочими поверхнями ротора, статора, двох суміжних пластин і бічних кришок.

 

Хід плунжерів h визначається кутом нахилу шайби γ і рівний h = D tg β.

Робочий об'єм аксіально-поршневого насоса (гідромотора) з похилим диском визначається формулою:

S_п hz

де d - діаметр поршня;  

D – діаметр кола блока, на якому розміщені осі циліндрів;  

z - кількість поршнів;

  γ – кут нахилу шайби;

S_п – площа поршня

Робочий об'єм аксіально-поршневого насоса (гідромотора) з похилим блоком визначають за залежністю:

 

S_п hz

h = D sin γ – максимальний хід поршня γ - кут нахилу блока циліндрів

Крутний момент на валу насоса (гідромотора) визначається за формулою:

де ∆Р – перепад тиску в насосі (гідромоторі);

Q – подача (витрати) насоса (гідромотора);

n – число обертів вала насоса (гідромотора);

η_v  - об'ємний ККД насоса (гідромотора);

η_гм – гідромеханічний ККД насоса (гідромотора)

η – загальний ККД насоса (гідромотора)

Корисна потужність на валу гідронасоса:

N_к = P·Q

Потужність на валу гідронасоса визначаємо за формулою:

N =

 

 

Рис. 1.3. Основні конструктивні схеми аксіально-плунжерних гідромашин з похилим диском:

а - гідромашина, плунжери якої торкаються похилого диска; б – гідромашина з шарнірним з'єднанням плунжерів з похилим диском; в – умовне позначення насоса нереверсивного; г - умовне позначення насоса реверсивного регульованого; 1 - розподільний диск; 2 - блок циліндрів; 3 - плунжер; 4 - похилий диск; 5 - вал; 6 - пружина; В і Н - всмоктувальне і напірне вікна; β - кут нахилу диска

Рис. 1.4. Аксіально-поршнева гідромашина з похилим блоком: а - схема; б - умовне позначення на принципових схемах (напівконструктивне); 1 - торцевий розподільний диск; 2 - блок циліндрів; 3 - поршень; 4 - фланець; 5 - привідний вал; 6 - центральний вал; 7 - шатун; В - всмоктувальний отвір; Н - напірний отвір; β - кут нахилу 

Залежно від розміщення блока циліндрів відносно привідного вала аксіально-поршневі гідромашини бувають з похилим диском і з похилим блоком, а також кулькові насоси-дозатори. Вони можуть бути регульовані і нерегульовані, реверсивні і нереверсивні. Поршні (плунжери) можуть торкатися похилого диску, або зв'язані з ним шарніром. Блок циліндрів з поршнями приводять в обертальний рух від приводного вала..

На окремих типах автомобілів, які використовуються в сільському господарстві, застосовуються для приводу підсилювача рульового керування насоси пластинчастого типу.

Рис.1.5. Пластинчасті насоси однократної (а) і двократної дії (б).

 І - всмоктуюче вікно; 2 - пластина; 3 - нагнітаюче вікно; 4 - ротор; 6 - статор.

 

Варіанти індивідуальних завдань до лабораторної роботи № 1

 

 

Варіант	nн хв	nм хв	D мм	dп мм	β гр.	z	Pн в МПа	Pн н МПа	Pм в МПа	Pм вих.	v	гм
1.	800	750	150	10	30	5	0,5	16,5	16	3	0,92	0,95	0,915
2.	850	800	160	9	30	6	0,5	16,5	16	3	0,92	0,95	0,915
3.	900	850	140	8	30	7	0,5	16,5	16	3	0,92	0,95	0,915
4.	950	900	145	7	30	8	0,5	16,5	16	3	0,92	0,95	0,915
5.	1000	950	155	6	30	9	0,5	16,5	16	3	0,92	0,96	0,915
6.	1100	1050	150	11	30	10	0,5	16,5	16	3	0,92	0,96	0,915
7.	1150	1100	160	12	30	11	0,5	16,5	16	3	0,92	0,96	0,915
8.	1200	1150	140	13	30	12	0,5	16,5	16	3	0,92	0,96	0,915
9.	1150	1000	130	14	30	5	0,5	16,5	16	1	0.85	0.95	0,915
10.	1100	1050	135	15	30	6	0,5	16,5	16	1	0.85	0.95	0,915
11.	1050	1000	165	10	30	7	0,5	16,5	16	1	0.85	0.95	0,915
12.	1000	950	170	10	30	8	0,5	16,5	16	1	0.85	0.95	0,915
13.	950	950	160	10	30	9	0,5	16,5	16	1	0.85	0.95	0,915
14.	900	900	140	10	30	10	0,5	16,5	16	1	0.85	0.95	0,915
15.	1250	1200	145	10	30	11	0,5	16,5	16	1	0.85	0.95	0,915

Зміст звіту

1. Описати порядок переобладнання гідронасоса НШУ для роботи в ролі гідромотора.

2.Привести схему роботи аксіально-поршневого насоса з похилим блоком      або диском і коротко описати принцип роботи.

3. Провести розрахунки показників насоса і гідромотора (V_p,Q, M, N) згідно варіанта і зробити висновки по роботі.

Залікові запитання

1. Розшифруйте марки гідромашин: НШ-50-3 Р, ГМШ-10, НМШ-25, МНШ-32У, НШ-32-10-3.

2. Особливості будови насосів НШ-10-10-3 і НШ-32-10-3.

3. Розкажіть про пристрій для гідростатичного розвантаження насоса типу НШ-К.

4. Призначення і улаштування дренажної системи МНШ.

5. Принцип роботи шестеренного гідромотора.

6. Пристрої для поліпшення пуску шестеренних гідромоторів.

7. Класифікація шестеренних гідромашин.

8. Будова і принцип роботи аксіально-плунжерного гідромотора з нахиленим блоком.

9. Принцип роботи планетарного гідромотора.

10. Принцип роботи радіально-поршневого гідронасоса.

11. Принцип роботи радіально-поршневого гідромотора багаторазової дії.

12. Будова і принцип роботи аксіально-плунжерного гідронасоса НП-90 комбайна «ДОН-1500».

13. Принцип роботи пластинчастого насоса автомобіля ГАЗ-66.

 

Література

1. О.М.Погорілець, М.С.Волянський, В.Д.Войтюк, С.І.Пастушенко Гідропривід сільськогосподарської техніки – К.: Вища освіта, 2004. -368с.:іл.

2. Гуревич А.М., Сорокин Е.М. Тракторы и автомобили. -М.;Колос. 1979, -479 с.

3. Родичев В.А., Родичева Г.И. Тракторы и автомобили. -М.:Высшая школа, 1982. -320 с.

4. Кальбус Г.Л. Навесные системы и автономные гидросистемы новых тракторов. -К. Урожай. 1976. -152 с.

5. В.А.Дідур, О.Д.Савченко, С.І.Пастушенко, С.І.Мовчан Гідравліка, сільськогосподарське водопостачання та гідропневмопривод. – Запоріжжя: Прем'єр. 2005. – 464 с.; іл.

 

Лабораторна робота № 2.

 

Тема: Гідроциліндри, клапани, дроселі, гідропідсилювачі.

 

Мета роботи: Вивчити призначення, будову, роботу, характерні несправності та правила технічного догляду за гідроциліндрами, клапанами, дроселями та гідропідсилювачами.

Обладнання: Макети гідроциліндрів, плакати та підручники.

 Час виконання роботи: - 2 години.

Методичні вказівки: Використовуючи макети, плакати та підручники вивчити:

- будову, принцип роботи і основні несправності гідроциліндрів;

- будову і принцип роботи різних типів клапанів, дроселів;

- будову і принцип роботи гідропідсилювачів.