Гидравлический привод строительных машин схема

В большинстве современных моделей универсальных одноковшовых экскаваторов, самоходных стреловых кранов, погрузчиков, бульдозеров, скреперов и других строительных машинах для передачи мощности от двигателя к рабочим механизмам применяется гидравлический объемный (статический) привод. В объемном гидроприводе используется энергия (статический напор) практически несжимаемой рабочей жидкости (минеральное масло), нагнетаемой гидравлическими насосами.

На рис. 1.1 приведена принципиальная схема гидропривода механизма подъема стрелы одноковшового экскаватора.

Рабочая жидкость всасывается-из бака через фильтр насосом и подается через золотниковое распределительное устройство в одну из полостей силовых цилиндров. Из противоположных полостей через тот же распределитель рабочая жидкость сливается в бак.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Для предохранения гидросистемы от перегрузок на нагнетательной линии устанавливают предохранительный клапан, сбрасывающий при максимальном давлении, на которое он отрегулирован, избыток рабочей жидкости обратно в бак. Привод насоса осуществляется от основного двигателя машины.

В гидроприводах строительных машин широко распространены шестеренные, аксиально-поршневые насосы и гидромоторы.

Насосы преобразуют механическую энергию привода в энергию потока рабочей жидкости; гидромоторы преобразуют энергию потока рабочей жидкости в механическую, вращая приводные валы механизмов.

Шестеренные насосы выполняют с внешним и внутренним зацеплением. Они могут иметь одну или несколько секций. На рис. 1.2 приведена схема односекционного насоса типа НШ с внешним зацеплением. При вращении шестерен, в направлении, указанном стрелками, рабочая жидкость из бака поступает во всасывающую камеру корпуса 3 насоса. Из камеры всасывания жидкость, заключенная во впадинах шестерен, переносится в камеру нагнетания и выдавливается в рабочую магистраль. Число зубьев шестерен колеблется в пределах от 6 до 12. Односекционные насосы развивают рабочее давление до 100 кгс/см2 (10 МП а).

Для получения больших давлений — до 140 кгс/см2 (14 МПа) иногда применяют многосекционные насосы, состоящие из нескольких пар шестерен — секций (обычно двух или трех), расположенных последовательно.

Рис. 1.1. Принципиальная схема гидропривода под-иема стрелы одноковшового экскаватора:
1 — фильтр; 2 — бак; 3 — насос; 4 — напорная линия; 5 — золотниковое распределительное устройство; 6 — рукоять управления; 7 — силовые гидроцилиндры двустороннего действия; 8 и 9 — трубопроводы; 10 — стрела; 11 — рукоять; 12 — ковш; 13 — предохранительный клапан; 14 — сливная линия

Шестеренные насосы просты по конструкции, малогабаритны и имеют невысокую стоимость. Основные их недостатки — сравнительно малый КПД (0,6—0,75) и небольшой срок службы при работе с высоким Давлением.

Аксиально-поршневые насосы и гидромоторы (рис. 1.3) аналогичны по конструкции и состоят из неподвижного распределительного диска, вращающегося блока поршней со штоками и приводного вала. Блок имеет восемь расположенных по окружности цилиндров. Приводной вал, опирающийся на три шарикоподшипника, передает вращение блоку цилиндров через универсальный шарнир (карданный вал). Поршни также шарнирно связаны с приводным валом при помощи штоков, шаровые головки которых завальцованы во фланцевой части вала.

Рис. 1.2. Схема односекционного шестеренного насоса с внешним зацеплением

Блок, вращающийся на шарикоподшипнике, расположен к приводному валу под углом сс = 30°. Благодаря этому при вращении вала поршни движутся вместе с блоком и одновременно перемещаются возвратно-поступательно вдоль оси цилиндров 6, попеременно засасывая рабочую жидкость из всасывающей магистрали и выталкивая ее в напорную магистраль. Блок цилиндров прижат пружиной к неподвижному распределительному Всасывание диску. В диске имеются два дуговых окна (рис. 1.3,6), через одно из которых жидкость засасывается из бака, а через другое нагнетается поршнями в напорную магистраль. Перемычки между окнами отделяют полость всасывания от полости нагнетания. При вращении блока отверстия цилиндров соединяются либо со всасываюющей, либо с напорной магистралями. За половину оборота вала каждый поршень перемещается к верхнему торцу блока, при этом рабочая жидкость засасывается под поршень из всасывающей магистрали через всасывающее окно распределительного диска. За следующую половину оборота поршень движется к нижнему торцу блока, при этом жидкость вытесняется из-под поршня через нагнетательное окно диска в напорную магистраль.

Рис. 1.3. Аксиально-поршневой насос:
а — конструктивная схема; б — схема действия неподвижного распределительного диска

При использовании аксиально-поршневого насоса в качестве гидродвигателя по напорной магистрали от насоса нагнетается рабочая жидкость и ее давление на поршни преобразуется во вращение приводного вала. Отработавшая жидкость отводится от гидродвигателя по сливному трубопроводу. Для реверсирования гидродвигателя меняют местами нагнетательный и сливной трубопроводы или изменяют направление потоков жидкости в них на противоположное.

Современные аксиально-поршневые насосы развивают рабочее давление до 160—175 кгс/см2 (16—17,5 МПа) и выше и имеют высокий КПД —до 0,96—0,98.

Различают регулируемые (переменной подачи) и нерегулируемые (постоянной подачи) аксиально-поршневые насосы. У нерегулируемых насосов угол а наклона вращающегося блока цилиндров по отношению к оси приводного вала постоянен. В регулируемом насосе имеется возможность изменения угла наклона качающего блока цилиндров в процессе работы. При плавном изменении угла взаимного расположения вала и блока цилиндров будут соответственно плавно обратно пропорционально изменяться подача жидкости Q (или производительность насоса) и давление р, развиваемое насосом, при неизменной мощности насоса N, так как N=pQ. Причем если этот угол изменить на противоположный, то насос изменит направление подачи жидкости также на противоположное.

Аксиально-поршневые насосы переменной подачи, снабженные устройствами для поворота оси блока в зависимости от давления в системе, используют для автоматического регулирования усилия и скорости рабочего органа или исполнительного механизма машины при колебаниях внешней нагрузки.

На некоторых моделях современных строительных машин установлены сдвоенные аксиально-поршневые насосы, которые состоят из двух унифицированных качающих узлов, смонтированных в одном корпусе. Сдвоенные насосы применяют в случае, когда для обслуживания системы гидропривода машины необходимо создать два потока рабочей жидкости.

Рис. 1.4. Схема гидроцилиндра двустороннего действия с односторонним штоком

Такие насосы развивают рабочее давление в системе гидропривода до 250—300 кгс/см2 (25—30 МПа). По числу устанавливаемых насосов или потоков жидкости, подаваемых в напорные линии, классифицируют системы гидропривода стррительных машин. На отечественных машинах наибольшее распространение получила двухпоточная система привода, в которой рабочая жидкость от двух или трех насосов (секций насоса) подается в две напорные линии.

Гидроцилиндры — простейшие гидравлические двигатели с возвратно-поступательным движением подвижного звена, применяемые для привода элементов рабочего оборудования строительных машин. Различают гидроцилиндры одностороннего действия (плунжерные), передающие принудительное движением звену только в одном направлении, и двустороннего действия, у которых подвижное звено может принудительно перемещаться в противоположных направлениях. Основными элементами гидроцилиндра двустороннего действия (рис. 1.4) являются: цилиндрический корпус и поршень со штоком. Подвижным звеном может служить корпус или шток.

Наибольшее распространение в строительных машинах с гидравлическим приводом получили гидроцилиндры двустороннего действия с односторонним штоком. Они аналогичны по конструкции и принципу действия и отличаются друг от друга диаметром и ходом поршня. Полость гидроцилиндра, в которой расположен шток, называется штоковой, противоположная — поршневой.

Рабочая жидкость в поршневую и штоковую полости поступает через штуцера. При подаче жидкости под давлением от насоса в поршневую полость шток выдвигается из гидроцилиндра, а при подаче жидкости в штоковую полость — втягивается в него. Герметичное разделение штоковой и поршневой полостей обеспечивается уплотнением поршня. Уплотнение штока препятствует утечке рабочей жидкости из штоковой полости.

Отверстия в хвостовике корпуса и головке штока служат для присоединения гидроцилиндра посредством шарниров к рабочим органам и несущим конструкциям машины. Для компенсации перекосов соединяемых элементов гидроцилиндры устанавливают на сферических подшипниках.

Управление гидродвигателями осуществляется распределительными устройствами (распределителями). Они направляют поток рабочей жидкости от насоса по трубопроводам к рабочим полостям гидродвигателей, управляют последовательностью их действия и обеспечивают отвод жидкости из сливных полостей в бак. Кроме того, распределительные устройства реверсируют гидродвигатели и регулируют их скорость.

В гидросистемах строительных машин применяют главным образом золотниковые распределители. По числу присоединенных каналов золотниковые распределители делят на двух-, трех- и четырехходовые. Для управления гидродвигателями двустороннего действия применяют, как правило, четырехходовые распределители с четырьмя каналами (напор, слив и два рабочих отвода). По числу фиксированных положений золотника — рабочих позиций — различают трех- и четырехпозиционные распределители. Положения золотника трехпозиционного распределителя — два рабочих и одно нейтральное, четырехпозиционного — два рабочих, одно нейтральное и одно плавающее.

Трехпозиционный четырехканальный распределитель (см. рис. 1.1) управляет подачей рабочей жидкости в гидроцилиндры механизма подъема стрелы. При помощи его можно попеременно соединять напорную и сливную линии либо с трубопроводом (рабочее положение рукоятки управления 6), либо с трубопроводом (положение Р2), меняя таким образом направление движения штоков гидроцилиндров. В нейтральном положении золотника (положение Н) можно останавливать штоки гидроцилиндров и связанную с ними стрелу в любом положении, запирая входы в оба трубопровода. При запирании линий распределитель соединяет напорную и сливную линии и обеспечивает разгрузку непрерывно работающего и подающего рабочую жидкость насоса.

Четырехсекционный распределитель обеспечивает четвертое — плавающее положение штока гидроцилиндра. В плавающем положении золотник отсекает от напорной линии распределителя обе полости гидроцилиндра и соединяет их со сливной линией, в результате чего шток или цилиндр может свободно перемещаться под действием внешней нагрузки.

Золотниковые распределители выпускают в двух исполнениях—моноблочном и секционном (разборном). У моноблочного распределителя все золотниковые секции выполнены в одном литом корпусе, число секций постоянно. У секционного распределителя каждый золотник установлен в отдельном корпусе (секции), присоединяемом к таким же смежным унифицированным секциям. Число секций секционного распределителя можно уменьшать или увеличивать путем перемонтажа. На большинстве отечественных машин установлены секционные распределители. В систему управления, входят также клапаны различного назначения и дроссели.

Предохранительные клапаны ограничивают повышение давления жидкости в системе сверхдопустимого и защищают элементы гидросистемы от перегрузок. Клапаны регулируют на давление, превышающее номинальное на 10—15%. При давлении, превышающем рабочее, клапан открывается и перепускает жидкость в сливную линию.

Редукционные клапаны понижают давление подаваемой в систему жидкости до определенной величины независимо от давления, развиваемого насосом.

Обратные клапаны служат для пропуска потока жидкости только в одном направлении.

Дроссели представляют собой местные гидравлические сопротивления и предназначены для изменения объема подачи жидкости в гидродвигатели: в гидроцилиндр в целях регулирования скорости движения штока или в гидромотор для регулирования частоты его вращения. Обычно дроссель ставят на трубопроводе, соединяющем сливную и напорную линии. Дроссель отводит часть потока жидкости в сливную линию, уменьшая тем самым подачу в гидродвигатель.

Гидродинамические передачи. Гидродинамическая передача представляет собой гидромуфту (применяется редко) или гидротрансформатор, принцип действия которых основан на гидродинамической связи между их ведущими и ведомыми элементами. Гидромуфта или гидротрансформатор обычно связывают валы двигателя и исполнительного механизма.

Гидротрансформатор (рис. 1.5) обеспечивает плавное автоматическое изменение величины передаваемого крутящего момента в зависимости от меняющейся- внешней нагрузки. Он состоит из трех колес, снабженных радиально расположенными криволинейными лопатками: ведущего (насоса), жестко связанного с валом двигателя; ведомого (турбины), соединенного с валом исполнительного механизма и промежуточного направляющего 3 (реактора), закрепленного неподвижно. Полость корпуса гидротрансформатора заполнена маловязким маслом. При вращении насоса его лопатки отбрасывают масло в сторону турбины. Ударяясь о лопатки турбины, масло отдает ей часть кинетической энергии, вследствие чего турбина начинает вращаться в одном направлении с насосом. Из турбины масло перетекает в направлении, обратном вращению насоса, к неподвижным лопаткам реактора, ударяется о них и, изменив направление вращения, поступает затем в насос. В результате удара на лопатках реактора возникает усилие, вызывающее появление реактивного момента, воздействующего на тубину. Таким образом, на турбину действуют два момента: крутящий моментдвигателя, передаваемый через поток ротранеформатора жидкости от насоса, и реактивный момент.

Это позволяет получать на выходном валу гидротрансформатора крутящий момент, превышающий момент приводного двигателя. При уменьшении частоты вращения турбины с увеличением внешней нагрузки автоматически увеличивается реактивный и, следовательно, суммарный крутящий момент на выходном валу. Отношение максимального крутящего момента к моменту двигателя, называемое коэффициентом трансформации, составляет 2,5—3,5.

Применение гидротрансформатора в трансмиссиях машин позволяет предохранить двигатель от перегрузок, улучшить тяговые качества машин, упростить их кинематику, повысить производительность.

Как научиться читать гидравлические схемы

Гидравлическая схема представляет собой элемент технической документации, на котором с помощью условных обозначений показана информация об элементах гидравлической системы, и взаимосвязи между ними. Согласно нормам ЕСКД гидравлические схемы обозначаются в шифре основной надписи литерой «Г» (пневматические схемы — литерой «П»).

Как видно из определения, на гидравлической схеме условно показаны элементы, которые связаны между собой трубопроводами — обозначенными линиям. Поэтому, для того, чтобы правильно читать гидравлическую схему нужно знать, как обозначается тот или иной элемент на схеме. Условные обозначения элементов указаны в ГОСТ 2.781-96. Изучите этот документ, и вы сможете узнать как обозначаются основные элементы гидравлики.

Обозначения гидравлических элементов на схемах

Рассмотрим основные элементы гидросхем.

Трубопроводы

Трубопроводы на гидравлических схемах показаны сплошными линиями, соединяющими элементы. Линии управления обычно показывают пунктирной линией. Направления движения жидкости, при необходимости, могут быть обозначены стрелками. Часто на гидросхемах обозначают линии — буква Р обозначает линию давления, Т — слива, Х — управления, l — дренажа.

Соединение линий показывают точкой, а если линии пересекаются на схеме, но не соединены, место пересечения обозначают дугой.

Бак в гидравлике — важный элемент, являющийся хранилищем гидравлической жидкости. Бак, соединенный с атмосферой показывается на гидравлической схеме следующим образом.

Закрытый бак, или емкость, например гидроаккумулятор, показывается в виде замкнутого контура.

Фильтр

В обозначении фильтра ромб символизирует корпус, а штриховая линия фильтровальный материал или фильтроэлемент.

Насос

На гидравлических схемах применяется несколько видов обозначений насосов, в зависимости от их типов.

Центробежные насосы, обычно изображают в виде окружности, в центр которой подведена линия всасывания, а к периметру окружности линия нагнетания:

Объемные (шестеренные, поршневые, пластинчатые и т.д) насосы обозначают окружностью, с треугольником-стрелкой, обозначающим направление потока жидкости.

Если на насосе показаны две стрелки, значит этот агрегат обратимый и может качать жидкость в обоих направлениях.

Если обозначение перечеркнуто стрелкой, значит насос регулируемый, например, может изменяться объем рабочей камеры.

Гидромотор

Обозначение гидромотора похоже на обозначение насоса, только треугольник-стрелка развернуты. В данном случае стрелка показывает направление подвода жидкости в гиромотор.

Для обозначения гидромотра действую те же правила, что и для обозначения насоса: обратимость показывается двумя треугольными стрелками, возможность регулирования диагональной стрелой.

На рисунке ниже показан регулируемый обратимый насос-мотор.

Гидравлический цилиндр

Гидроцилиндр — один из самых распространенных гидравлических двигателей, который можно прочитать практически на любой гидросхеме.

Особенности конструкции гидравлического цилиндра обычно отражают на гидросхеме, рассмотрим несколько примеров.

Цилиндр двухстороннего действия имеет подводы в поршневую и штоковую полость.

Плунжерный гидроцилиндр изображают на гидравлических схемах следующим образом.

Принципиальная схема телескопического гидроцилиндра показана на рисунке.

Распределитель

Распределитель на гидросхеме показывается набором, квадратных окон, каждое из которых соответствует определенному положению золотника (позиции). Если распределитель двухпозиционный, значит на схеме он будет состоять из двух квадратных окон, трех позиционный — из трех. Внутри каждого окна показано как соединяются линии в данном положении.

На рисунке показан четырех линейный (к распределителю подведено четыре линии А, В, Р, Т), трех позиционный (три окна) распределитель. На схеме показано нейтральное положение золотника распределителя, в данном случае он находится в центральном положении (линии подведены к центральному окну). Также, на схеме видно, как соединены гидравлические линии между собой, в рассматриваемом примере в нейтральном положении линии Р и Т соединены между собой, А и В — заглушены.

Как известно, распределитель, переключаясь может соединять различные линии, это и показано на гидравлической схеме.

Рассмотрим левое окно, на котором показано, что переключившись распределитель соединит линии Р и В, А и Т. Этот вывод можно сделать, виртуально передвинув распределитель вправо.

Оставшееся положение показано в правом окне, соединены линии Р и А, В и Т.

На следующем ролике показан принцип работы гидрораспределителя.

Понимая принцип работы распределителя, вы легко сможете читать гидравлические схемы, включающие в себя этот элемент.

Устройства управления

Для того, чтобы управлять элементом, например распределителем, нужно каким-либо образом оказать на него воздействие.

Ниже показаны условные обозначения: ручного, механического, гидравлического, пневматического, электромагнитного управления и пружинного возврата.

Эти элементы могут компоноваться различным образом.

На следующем рисунке показан четырех линейный, двухпозиционный распределитель, с электромагнитным управлением и пружинным возвратом.

Клапан

Клапаны в гидравлике, обычно показываются квадратом, в котором условно показано поведение элементов при воздействии.

Предохранительный клапан

На рисунке показано условное обозначение предохранительного клапана. На схеме видно, что как только давление в линии управления (показана пунктиром) превысит настройку регулируемой пружины — стрелка сместиться в бок, и клапан откроется.

Редукционный клапан

Также в гидравлических и пневматических системах достаточно распространены редукционные клапаны, управляющим давлением в таких клапанах является давление в отводимой линии (на выходе редукционного клапана).

Пример обозначения редукционного клапана показан на следующем рисунке.

Обратный клапан

Назначение обратного клапана — пропускать жидкость в одном направлении, и перекрывать ее движение в другом. Это отражено и на схеме. В данном случае при течении сверху вниз шарик (круг) отойдет от седла, обозначенного двумя линиями. А при подаче жидкости снизу — вверх шарик к седлу прижмется, и не допустит течения жидкости в этом направлении.

Часто на схемах обратного клапана изображают пружину под шариком, обеспечивающую предварительное поджатие.

Дроссель

Дроссель — регулируемое гидравлическое сопротивление.

Гидравлическое сопротивление или нерегулируемый дроссель на схемах изображают двумя изогнутыми линями. Возможность регулирования, как обычно, показывается добавлением стрелки, поэтому регулируемый дроссель будет обозначаться следующим образом:

Устройства измерения

В гидравлике наиболее часто используются следующие измерительные приборы: манометр, расходомер, указатель уровня, обозначение этих приборов показано ниже.

Реле давления

Данное устройство осуществляет переключение контакта при достижении определенного уровня давления. Этот уровень определяется настройкой пружины. Все это отражено на схеме реле давления, которая хоть и чуть сложнее, чем представленные ранее, но прочитать ее не так уж сложно.

Гидравлическая линия подводится к закрашенному треугольнику. Переключающий контакт и настраиваемая пружина, также присутствуют на схеме.

Объединения элементов

Довольно часто в гидравлике один блок или аппарат содержит несколько простых элементов, например клапан и дроссель, для удобства понимания на гидросхеме элементы входящие в один аппарат очерчивают штрих-пунктирой линией.

Порядок чтения гидралической схемы

Для чтения большинства гидравлических схем необходимо знать символы, обозначающие основные элементы и следовать алгоритму:

• Рассмотреть гидросхему, ознакомиться прочитать технические требования, характеристики, примечания (если они имеются);
• Ознакомиться с перечнем элементов, который должен сопровождать схему, сопоставить обозначения на гидравлической схеме с данными в перечне;
• Найти на схеме источники и накопители энергии жидкости (насосы, аккумуляторы, напорные башни питающие магистрали);
• Приблизительно оценить величину давления на различных участках системы, определить линии высокого давления, линии слива и дренажа;
• Найти на схеме клапаны регулирующие давление и расход — дроссели, редукционные и предохранительные клапаны, регуляторы расхода, краны;
• Подробно изучить работу гидравлических распределителей, представленных на схеме, понять какие участки схемы задействуются при переключении распределителей, разобраться с механизмами управления гидрораспределитлями;
• Найти на схеме исполнительные механизмы — гидроцилиндры;
• Провести анализ работы различных участков гидравлической системы;
• На основе анализа отдельных участки сделать вывод о работе всей гидравлической системы. При необходимости ознакомиться с технической документацией на ответственные пневмоаппараты.

Для того, чтобы правильно читать гидравлическую схему нужно знать условные обозначения элементов, разбираться в принципах работы и назначении гидравлической аппаратуры, уметь поэтапно вникать в особенности отдельных участков, и правильно объединять их в единую гидросистему.

Для правильного оформления гидросхемы нужно оформить перечень элементов согласно стандарту. Узнать как оформить перечень элементов на схеме.

Ниже показана схема гидравлического привода, позволяющего перемещать шток гидроцилиндра, с возможностью зарядки гидроаккумулятора.

Скачать схемы гидравлических элементов

Участники нашей группы в контакте могут скачать схемы гидравлических элементов. Среди ни обзначения различных тпиов:

• гидроцилиндров
• распределителей
• клапанов
• регуляторов расхода
• трубопроводов и линий связи