Вспомогательные устройства

Теоретические положения.

Гидроаппаратура — это устройства управления гидроприводом, при помощи которых он регулируется, а также средства защиты его от чрезмерно высоких и низких давлений.

К гидроаппратуре относятся дроссели, клапаны разного назначения и гидрораспределители — устройства для изменения направления потока жидкости.

Вспомогательными устройствами служат так называемые кондиционеры рабочей жидкости, обеспечивающие ее качество и состояние. Это различные отделители твердых частиц, в т.ч. фильтры, теплообменники (нагреватели и охладители жидкости), гидробаки, а также гидроаккууляторы.

Расчет гидроаппаратов чаще всего сводится к определению расхода D, перепада давления р, площади каналов для прохода рабочей жидкости и усилия, необходимого для регулирования.

Расход через устройство управления с площадью канала S_к может быть определен по формуле

где m — коэффициент расхода; r — плотность жидкости; Dp – перепад давления на гидроаппарате.

Перепад давления Dp равен

где р₁ – давление перед гидроаппаратом; р₂– давление после гидроаппарата.

Для гидрораспределителя с цилиндрическим золотником площадь окна (канала) для прохода жидкости

где d₃ – диаметр золотника; b – ширина щели для прохода жидкости; y — коэффициент, равный отношению части периметра втулки, образующей щель, к периметру цилиндрического золотника, y 2 /2m 2 S 2 _k. (8.5)

Коэффициент расхода для гидрораспределителя с цилиндрическим золотником может быть принят равным m=0,7…0,72.

Усилие F_p, необходимое для регулирования определится из условия равновесия запорно-регулирующего элемента гидроаппарата под действием всех приложенных к нему сил

При этом силы давления жидкости F_ж на элемент определяются по формуле

где р – давление жидкости на элемент; S – площадь поверхности элемента.

Задачи с решениями

Задача 8.2.1 Определить основные размеры шарикового предохранительного клапана по следующим исходным данным: расход рабочей жидкости Q = 400 см 3 /с, давление открытия клапана
р₀ = 5 МПа перепад давления р = 1,0 Н/см 2 (рабочая жидкость — минеральное масло).

Решение. Площадь рабочих окон клапана определяется по формуле

где ; μ — коэффициент расхода (принимается равным 0,7).

Значение Δр предварительно выбирается наименьшим из настраиваемых давлений работы клапана.

Диаметр подводящего канала при скорости 3 м/с составит

.

Диаметр шарика D = 1,8 см, d_к = 1,3 см.

Необходимое усилие в пружине R_п = p₀·S_к = 5·1,34 = 6,7 Н.

Максимальный диаметр опоры шарика d = d_к + 1 мм = 1,31 см.

Площадь опоры шарика S_ш = 0,24 см 2 .

Давление клапана на опорную поверхность

Высота подъема шарика

Жесткость пружины при предварительном сжатии на 8 мм составит

.

Давление, при котором клапан закроется

.

Перепад давления при работе клапана составляет

Δр = 5 — 3,6 = =1,4 Н/см 2.

Задача 8.2.2. Определить площадь рабочего окна дросселя, установленного в напорной линии магистрали, давление в которой
р_н = 10 МПа. Давление на сливе р_с = 0,5 МПа, расход через дроссель Q = 800 см 3 /с.

Решение. Площадь рабочего окна дросселя определяется по формуле

,

где μ — коэффициент расхода (0,6. 0,7); Δр — перепад давления (не более 0,5 % от максимального значения рабочего давления).

.

Задача 8.2.3. Давление в напорной линии золотника р_н=10 МПа, давление нагрузки р_g = 9 МПа. Расход рабочей жидкости через золотник Q = 15 л/мин (золотник четырехщелевой, рабочая жидкость — минеральное масло). Определить основные размеры золотника.

Решение. Определим секундный расход жидкости через золотник:

.

Перепады давления на рабочих окнах

Площадь рабочих окон определяется по формуле

,

где μ — коэффициент расхода (0,6. 0,7);.

.

Ширина рабочего окна при ходе плунжера х= 2 мм составит

.

Задача 8.2.4. Определить площадь рабочего окна дросселя, установленного в напорной линии магистрали, давление в которой
р_н = 10 МПа. Давление на сливе р_с = 0,5 МПа. Расход жидкости че­рез дроссель Q = 800 см 3 /с, плотность жидкости ρ = 900 кг/м 3 .

Решение. Расход жидкости через отверстие определяется по формуле

,

где μ — коэффициент расхода жидкости через отверстие, в данном случае μ = 0,7; S — площадь рабочего окна отверстие (дросселя); 2gН — скорость течения жидкости через окно дросселя.

,

где Δр — период давления на дросселе.

Задача 8.2.5. Давление в напорной линии золотника
р_н = 20 МПа, давление нагрузки р_g = 18 МПа. Расход рабочей жидкости через зо­лотник Q = 30 л/мин (золотник четырехщелевой, рабочая жидкость — минеральное масло). Определить основные размеры золотника.

Решение. Определим секундный расход масла через золотник:

.

Перепад давления на рабочих окнах составит

Площадь рабочего окна [4, с. 158]

;

ширина рабочего окна при ходе плунжера х = 2 мм будет

.

8.3 Задачи для самостоятельного решения

Задача 8.3.1.Определить силу F, которую нужно приложить к хвостовику клапана гидрораспределителя объемного гидропривода для отрыва от седла (рисунок 8.1), если усилие затяжки пружины F_пр, давление в полости подвода жидкости к клапану р₁, в полости отвода жидкости от клапана р₂.

Указание. Силы трения покоя и массу клапана не учитывать.

Рисунок 8.1. К задаче 8.3.1 Рисунок 8.2. К задаче 8.3.2

Задача 8.3.2. Определить силу предварительного натяжения пружины дифференциального предохранительного (переливного) клапана объемного гидропривода, при которой клапан сработает и откроет доступ рабочей жидкости из системы, как только давление в системе достигнет величины р_с (рисунок 8.2). Диаметры поршней D₁ и D₂, диаметр их общего штока d.

8.4 Вопросы для самопроверки

1. Приведите конструктивную схему золотникового распределителя и его условное изображение по ГОСТу и поясните, как осуществляется подача рабочей жидкости к гидромотору.

2. Поясните принцип действия и конструкцию клапанов различного назначения. Приведите формулы для их расчета.

3. .По какой формуле определяется расход рабочей, жидкости через дроссель? При помощи каких устройств обеспечивается постоянство перепада давления на дросселе?

4. Для каких целей в системах гидропривода применяются фильтры и гидроаккумуляторы?

Расход жидкости через отверстия

Расход жидкости через отверстия — раздел Образование, Общие сведения о гидроприводах 1.6.1 Расход Масла Через Отверстие Или Щель Любой Формы Малой Длины Вы.

1.6.1 Расход масла через отверстие или щель любой формы малой длины вычисляется по формуле:

где – коэффициент расхода; в диапазоне Re=40-40000 =0,6-0,65 для отверстий с острыми кромками и =0,8-0,9 для отверстий с притуплёнными или закруглёнными кромками;

f – площадь отверстия, мм 2 ; g = 9,81 м/с 2 ; , Н/м 3 ; , кг/м 3 ;

– расчётная разность давлений, под действием которой происходит истечение, МПа.

Коэффициент расхода есть отношение действительного расхода к тому расходу, который имел бы место при отсутствии сжатия струи и сопротивления. Вследствие влияния этих двух факторов коэффициент расхода всегда меньше единицы.

Для масел, применяемых в станочных гидроприводах, расход через отверстие в тонкой стенке (диафрагме) можно принять равным:

, л/мин (f, мм 2 ; р, МПа).

1.6.2 Расход масла через капилляры – длинные каналы малого диаметра (l / d >20) – при ламинарном потоке

где d – диаметр канала, мм;

– перепад давлений, МПа;

– коэффициент динамической вязкости, Па×с;

– коэффициент кинематической вязкости, сСт; , кг/м 3 ;

l – длина канала, мм.

Эта тема принадлежит разделу:

Общие сведения о гидроприводах

Оглавление.. Введение Тема Общие сведения о гидроприводах Достоинства и недостатки гидроприводов..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Расход жидкости через отверстия

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Достоинства и недостатки гидроприводов
К существенным преимуществам гидравлических приводов перед другими, в том числе и электрическими, следует отнести: — возможность бесступенчатого регулирования скорости в ши

Давление в жидкости
Жидкость в гидравлике рассматривают как непрерывную среду, заполняющую пространство без пустот и промежутков. Вследствие текучести в жидкости действуют силы не сосредоточенные, а не

Характеристики жидкостей.Рабочие жидкости гидроприводов станков
В процессе работы гидросистем рабочие жидкости подвергаются воздействию изменяющихся в широком диапазоне давлений, температур, скоростей. В качестве рабочих жидкостей гидроприводов станков

Режимы течения жидкости в трубах
Возможны два режима течения жидкостей в трубах: ламинарный и турбулентный. Ламинарнымназывают слоистое течение жидкости без перемешивания её частиц и б

Гидравлические потери
Разность давлений масла в двух сечениях одного и того же трубопровода при условии, что первое расположено выше по течению, а второе – ниже, определяется уравнением Бернул

Утечки в движущихся щелях
Рис. А6 Через зазоры, образованные неподвижной и движущейся стенками (зазоры между поршнем и цилиндром, золотником и корпусом распределителя и т.п. – рис. А6), объём утекающей жидко

Виды и структура гидроприводов. Исполнения гидроаппаратуры
1.9.1 Различают гидроприводы (ГП) низкого (до 1,6 МПа), среднего (1,6 – 6,3 МПа) и высокого (6,3 – 20 МПа) давлений. Первые чаще применяются в шлифовальных, расточных и других станк

Аксиально-поршневые насосы
Масло подается с помощью цилиндров, размещённых в блоке 4 (рис. 1.2). Поршни 12 цилиндров через шатуны 5 связаны с шайбой 7. Блок и шайба синхронно вращаются вокруг осей I-I и II-II

Радиально-поршневые насосы
Ротор 1 (рис. 1.3) вращается вокруг своей оси. Обойма 4 статора, которой касаются головки поршней 2 цилиндров, расположена относительно ротора с эксцентриситетом е.

Пластинчатые насосы двойного действия
Ротор с наклонными пластинами вращается в статорном кольце 2 (рис. 1.4, а). Расточка статорного кольца имеет профиль в виде эллипса. При работе насоса пластины под действием центроб

Гидромоторы
3.1.1 Гидромоторы преобразуют энергию потока жидкости в механическую энергию вращательного движения выходного вала. Конструкции ряда гидромоторов схожи с конструкциями насосов.

Гидроцилиндры и поворотные гидродвигатели
Эти агрегаты являются гидродвигателями возвратно-поступательного или возвратно-поворотного движения, преобразующими энергию потока жидкости в механическую энергию перемещающегося поршня (корпуса ци

Дифференциальное включение цилиндра с односторонним штоком
Гидроцилиндр с односторонним штоком при определённых диаметрах поршня и штока, подключенный по т.н. дифференциальной схеме (рис. А8), позволяет обеспечить требуемое соотношение с

Золотниковые направляющие распределители
В таких распределителях запорно-регулирующими элементами являются цилиндрические или плоские золотники, получающие прямолинейное перемещение. На рис. 3.1,а,б показаны конструктивная и абст

Гидравлические замки
Гидрозамок – это обратный управляемый клапан, предназначенный для пропускания потока масла: а) в одном направлении и запирании в обратном – в случае отсутствия управляющего воздействия;

Напорные клапаны
Напорные клапаны используются в гидросистемах в функции предохранительных клапанов или переливных. Предохранительные клапаны являются аппаратами эпизодического действия, предназначенными д

Редукционные клапаны
Служат для создания на участке гидросистемы постоянного давления, меньшего, чем давление, развиваемое насосом. Клапаны могут применяться для регулирования усилия, развиваемого рабочим органом. Реду

Клапаны соотношения давлений (пропорциональные)
Клапаны поддерживают постоянное соотношение между давлением на входе р1 и на выходе р2. Уравнение равновесия сил на поршне клапана (ри

Дроссели
Дроссель представляет собой местное гидравлическое сопротивление, устанавливаемое на пути течения жидкости с целью ограничения её расхода или создания перепада давления. Ра

Гидропанели
В гидросистемах в ряде случаев взамен отдельных аппаратов применяются более компактные и надежные комбинированные аппараты — гидропанели и клапанные коробки целевого назначения. Эти

Регулирование скорости рабочего органа
Рабочий орган (РО) станка, робота или иной машины может приводиться гидродвигателем и получать вращательное (рис. 5.1,а) или поступательное движение. Поступательное движение РО може

Дроссельное управление скоростью гидродвигателя
Рассмотрим системы с дросселем на входе (рис. 5.3,а) и на выходе (рис. 5.3,б). В них насос обеспечивает постоянную подачу Qн. Очевидно: , где Q – подача в цили

Стабилизация скорости рабочего органа при дроссельном управлении
Для регулирования и стабилизации скорости применяют регуляторы расхода (регуляторы потока, регуляторы скорости). В системах с дросселем на выходе применяются регуля

Машинное управление скоростью гидpодвигателя
6.2.3.1. В гидроприводе вращательного движения по рис. 5.1,а скорость выходного звена (вала гидромотора) может изменяться с помощью регулируемого насоса, регулируемого мотора или с помощью обеих ук

Машинно-дроссельное управление регулированием скорости гидродвигателя
В системах с дроссельным управлением значительная часть потенциальной энергии рабочей жидкости превращается в тепловую энергию; электромотор и гидронасос имеют завышенные мощность и массу; для подд

Аппараты и приборы для контроля давления
К этой группе относятся реле давления и манометры. 7.1.1 Реле давления предназначены для осуществления автоматических переключений по давлению

Уплотнения
Уплотнения, применяемые в станочных гидроприводах, должны удовлетворять следующим требованиям: — обеспечивать хорошую герметичность, — быть надежными и долговечным

Аккумуляторы
Аккумулятор – это ёмкость, предназначенная для аккумулирования энергии масла, находящегося под давлением. Конструктивные схемы аккумуляторов даны на рис. 6.3.

Фильтры
Опыт эксплуатации станочных гидроприводов свидетельствует о том, что при соблюдении необходимых требований к чистоте гидросистемы удается повысить надежность гидрофицированных механ

Гидробаки
В гидробаках находится запас рабочей жидкости, который необходим для улучшения теплоотвода, для предотвращения эмульсирования жидкости, а также для очистки её от мелких взвесей.

Насосные установки
Насосные установки представляют собой совокупность одного или нескольких насосных агрегатов и гидробака, конструктивно оформленных в одно целое. Как правило, насосные установки комп

Гидpавлические следящие системы
§ 9.1 Привод с четырёхщелевым дpосселиpующим pаспpеделителем В варианте привода по рис. 8.1 имеется: Н – нерегулируемый насос; К – перели

Погpешность воспpоизведения, нечувствительность и устойчивость следящей системы
Скорость слежения vс прямо зависит от величины vз и угла a подъема профиля копира. В приводе по рис. 8.1 vз= const и vc возрастает с увел

Следящие приводы с постоянной скоpостью копиpования
Особенностью приводов с постоянной задающей скоpостью vз=сonst (см. рис. 8.1, 8.4, 8.5) является зависимость величины скорости копирования vк, (или иначе – контурной по

Многокаскадные гидроусилители
В рассмотренных ранее однокаскадных гидроусилителях вследствие гидростатической неуравновешенности, возникающей в результате погрешностей изготовления золотниковых пар, действия реа

Электрогидравлические следящие и шаговые приводы
Гидравлические следящие приводы часто применяются в копировальных станках и в станках с ЧПУ. В копировальных станках возможно использование электрогидравлического следящего привода

Гидроаппаратура с пропорциональным управлением. Гидроаппаратура с цифровым управлением
9.8.1 Аппараты с пропорциональным управлением используются для дистанционного управления параметрами гидроприводов и в качестве звеньев замкнутых систем автоматического

Продольная подача стола
Для привода подач применена гидросистема с дроссельным управлением. Цикл начинается при включении вручную распределителя Р3 вправо – в позицию (положение) I (будем показывать: ), при этом клапан К1

Поперечная подача шлифовальной бабки
При каждом реверсе стола срабатывает гидравлическая цепь либо: 1(Н)2…11(Р6-I)18 /(Д)17(Р6-I)12…(Бк) либо: 1(Н)2…12(Р6-I)17 /(Д)18(Р6-I)11…(Бк) При полном повороте шибера

Силовая головка с гидропанелью подач типа 5У4242
Силовые головки являются основными нормализованными узлами агрегатов станков. Силовая головка имеет, как правило, выходной вал (шпиндель), с которого движение передается инструмента

Переключение диапазонов коробки скоростей
Переключение диапазонов скоростей приводится гидроцилиндром Ц1, который связан через штангу с блоком 23-57 коробки. При поступлении команды от системы ЧПУ на включение первой механической

Привод механизма ориентации шпинделя
Ориентация шпинделя (фиксация его в определённом положении) производится с помощью цилиндра ЦЗ и рычажной системы. По команде от системы ЧПУ станка «ориентация шпинделя» включает

Приводы цикловых движений при автоматической смене инструмента
Движения при автоматическойсмене инструмента рассмотрим в последовательности осуществления его цикла. 1) Расфиксация инструментального магазина По команде от системы ЧПУ станка &q

Привод цикловых движений при автоматической смене спутников
Движение цикла автоматической смены спутников также рассмотрим в последовательности его осуществления. 1) Подъем поворотного стола 11 По команде от системы ЧПУ станка «смена

Пневмодвигатели
В пневмодвигателях энергия сжатого воздуха преобразуется в энергию движения выходного звена. Различают пневмодвигатели: — с поступательным движением выходного звена,

Пневмопpеобpазователи
В эту группу устройств входят: пневмовытеснители, пневмогидропреобразователи, пневмогидронасосы, пневмогидроаккумуляторы, реле давления и пневмоэлектропреобразователи, индикаторы да

Регулирующая пневмоаппаратура
Регулирующая пневмоаппаратура предназначена для изменения давления и расхода сжатого воздуха путем регулирования величины открытия проходного сечения. К ней относятся предохранительные и редукционн

Направляющая пневмоаппаратура
Направляющая аппаратура предназначена для изменения направления потока сжатого воздуха путем полного открытия или закрытия рабочего проходного сечения. К ней относятся пневмораспред

Пневмораспределители
На рис. 9.4 показаны четырехлинейные распределители с плоскими золотниками и пневматическим управлением. Распределители являются двухпозиционными. Распределитель с двухсторонним

Логические пневмоклапаны
Логические пневмоклапаны служат для осуществления логических функций. Логический клапан или оператор ИЛИ(рис. 9.7) предназначен для выдачи выходного пневматического

Трехмембранное реле усэппа
Для построения систем пневмоавтоматики станков и других технологических машин примерно с 60-х годов XX века начали широко применять аппаратуру среднего уровня давления, реализованную с использовани

Элементы струйной пневмоавтоматики (пневмоники)
Элементы струйной техники не содержат подвижных частей. Их действие основано на эффектах соударения струй, притяжения струи к твердой стенке и внутренней обратной связи. Струйные ус