История развития гидравлического двигателя. Гидравлический двигатель реферат


Гидравлический двигатель — реферат

     Усилие R определяется произведением действующего на лопасть перепада давлений на рабочую площадь пластины F

     R = ΔPF = ( Pр - Pсл ) F

     Из рис.1.7, а видно, что рабочая площадь пластины

     

     где b - ширина пластины.

     Плечо приложения силы

     

     В соответствии с этим расчетный крутящий момент

     

     Угловая скорость ω вращения вала

     

     Фактические момент MФ и угловая скорость ф будут меньше расчетных в связи с наличием потерь трения и утечек жидкости, характеризуемых механическим м и объемным об КПД гидроцилиндра:

       

     Применяются также и многопластинчатые поворотные гидроцилиндры (рис.1.8), которые позволяют увеличить крутящий момент, однако угол поворота при этом уменьшится. Момент и угловая скорость многопластинчатого гидроцилиндра:

     

     где z - число пластин.

     

     Рис.1.8. Поворотные гидроцилиндры:

     а - двухлопастной; б – трехлопастной.

     Для преобразования прямолинейного движения выходного звена гидроцилиндра 1 в поворотное исполнительного механизма 2 применяют речно-шестеренные механизмы (рис.1.9). Без учета сил трения крутящий момент на валу исполнительного механизма равен

     

     а угловая скорость вращения

     

     где DЗ - диаметр делительной окружности шестерни.

     

     Рис.1.9. Речно-шестеренный механизм        1.10. Условное обозначение

                                                                            поворотного гидроцилиндра                  

    Заключение 

    Гидродвигатели  и гидроцилиндры предназначены  для преобразования гидроэнергии в  механическую энергию.

    В зависимости от назначения используются шестерные, поршневые, лопастные героторные (планетарные) двигатели.

    В отличие от гидродвигателя, который преобразовывает гидроэнергию в механическое круговое движение, гидроцилиндр применяется для обеспечения линейного движения. При необходимости гидроцилиндры работают как на толчок, так и на тягу, позволяя передвигать или поднимать большие нагрузки. Благодаря своим габаритам, они подходят для строительства маленьких, но мощных установок и машин.                

student.zoomru.ru

Гидравлический двигатель

Водяное колесо могло работать только при малых напорах воды, которыми обладали равнинные реки. Между тем громадные запасы гидравлической энергии были заключены в водяных потоках со средним (от 8 до 25 метров) и высоким (свыше 25 метров) напором воды. В этих условиях водяное колесо вообще не могло быть установлено. Единственная возможность для освоения громадной энергии таких водяных потоков заключалась в создании гидравлического двигателя, принципиально отличного от водяного колеса. Водяное колесо приводилось во вращение действием веса воды или ударами струи в лопатки. Но можно было использовать и другие физические явления – силу реакции потока воды на лопасти колеса [2].

Практически сила реакции, создаваемой потоком воды на лопасти рабочего колеса, нашла свое воплощение в так называемом сегнеровом колесе (физик Сегнер). Однако недостаточное понимание сущности физических процессов в таком двигателе не позволили Сегнеру в дальнейшем его усовершенствовать.

Тем не менее в несовершенном реактивном двигателе Сегнера Л.Эйлер усмотрел большие практические возможности.

Уже в своем первом докладе, сделанном в Берлинской академии наук (1750 год), Эйлер дал анализ процессов и указал, что низкий КПД получается вследствие потерь энергии при входе и выходе воды из колеса.

В последующих докладах (1751-1754 годы) были показаны преимущества Сегнерова колеса перед другими гидравлическими машинами и изложена теория водяного реактивного двигателя.

На основе уравнений сохранения количества движения он вывел уравнение работы гидравлической турбины. Идеи Эйлера о рациональной конструкции гидравлических турбин получили свое окончательное выражение в его предложении делить гидравлическую машину нового типа на две части – неподвижную и вращающуюся. Через неподвижный направляющий аппарат вода поступает во вращающееся колесо, являющееся рабочим органом машины [3].

В таком виде гидравлический двигатель представлял собой переходную конструкцию от сегнерова колеса к гидравлической турбине. Несмотря на полную научную и техническую обоснованность конструкции водяной турбины, предложенной Эйлером, она в XVIII веке по экономическим причинам не вошла в практику. Лишь в 40-х годах XX века в Швейцарии на родине Эйлера была построена действующая модель его турбины (ее КПД составлял 71 % при частоте вращения 180 об/мин.).

Гидравлические турбины разрабатывались и внедрялись в промышленном производстве Франции. Одним из первых проектов, получившим поощрительную премию, был двигатель профессора К.Бюрдена (1822 год), установленный на мукомольной мельнице и названный гидравлической турбиной [2].

Гидроэнергетика и теплоэнергетика

Водяное колесо являлось основной энергетической базой промышленного производства примерно в течение с IV по XVIII века. Во второй половине XVIII века гидроэнергетика утратила свое ведущее значение, уступив его теплоэнергетике. Новый подъем гидроэнергетики и переход ее на качественно новую ступень был сделан в самом конце XIX века в связи с решением проблемы передачи энергии на большие расстояния.

Ограниченность потенциала водяного колеса прежде всего сказалась в металлургии и рудном деле.

Для получения железа люди добывали руду, дробили ее в ступах, плавили в домнах, нагнетая в нее воздух, а полученное железо проковывали под молотами. Первоначально все это делалось за счет мускульной силы человека. Но так как для привода не требовалось специальных знаний, человек мог заменить себя более мощным двигателем – водяным колесом. Это позволило увеличить размеры агрегатов.

Теперь мощность молота определялась только мощностью водяного потока. Но в горно-рудном деле кроме энергии необходимыми элементами производства являлись руда и горючее (дрова). Природа редко сосредотачивала все это в одном месте. Поскольку водная энергия не транспортировалась, то доставка руды и топлива к месту источника водяной энергии становится элементом производства, в значительной степени определяющим себестоимость продукции. Так энергетика водяного колеса начинала приходить в конфликт с вызванными ею же новыми производственными возможностями.

Наиболее остро кризис водяного колеса сказался в горно-рудном производстве. Действительно, если отсутствие в одном пункте руды и леса означало лишь удорожание продукции или экономическую нецелесообразность производства металла, то отсутствие энергии делало невозможным его производство. Истощив запасы поверхностных руд, человек вынужден был все глубже проникать в недра земли. Вместе с этим росло потребление энергии на откачивания воды из шахт. Все труднее становилось найти счастливое совпадение в одном месте рудного месторождения и достаточно мощного водяного потока.

Главная ограниченность энергетики водяного колеса заключалась в том, что для его работы необходимы водные ресурсы с определенными параметрами (скорость потока воды, возможность ее подъема при использовании плотин и т.п). Поэтому применение водяного колеса имело чисто локальный характер. Так возникла потребность в новой энергетике. Но водяное колесо, потеряв в XVTII веке свое значение как основы энергетики, сравнительно медленно уступало свои позиции. Так, например, в России к 1917 году было установлено 46000 водяных колес. Их суммарная мощность достигала 40% всей установленной в стране мощности [2].

studfiles.net

Гидравлический двигатель — реферат

Гидравлический  двигатель (гидродвигатель) - устройство для преобразования механической энергии жидкости в механическую работу вращающегося вала, возвратно-поступательно движущегося поршня и т. д. По принципу действия различают Г. д., в которых ведомое звено перемещается вследствие изменения момента количества движения потока жидкости (гидротурбина, водяное колесо), и объёмные Г. д., действующие от гидростатического напора в результате наполнения жидкостью рабочих камер и перемещения вытеснителей (под вытеснителем понимается рабочий орган, непосредственно совершающий работу в результате действия на него давления жидкости, выполненный в виде поршня, пластины, зуба шестерни и т.п.). В Г. д. первого типа ведомое звено совершает только вращательное движение. В объёмных Г. д. ведомое звено может совершать как ограниченное возвратно-поступательное или возвратно-поворотное движение (гидроцилиндры), так и неограниченное вращательное движение (гидромоторы). Гидроцилиндры подразделяются на силовые и моментные; в силовом гидроцилиндре шток, связанный с поршнем, совершает прямолинейное возвратно-поступательное движение относительно цилиндра: в моментном гидроцилиндре, называемом также квадрантом , вал совершает возвратно-поворотное движение относительно корпуса на угол, меньший 360°.

Гидромоторы разделяются на поршневые, в которых рабочие камеры неподвижны, а вытеснители совершают только возвратно-поступательное движение, и роторные. В роторных гидромоторах рабочие камеры перемещаются, а вытеснители совершают вращательное движение, которое может сочетаться с возвратно-поступательное (кулисные гидромоторы). В зависимости от формы вытеснителей кулисные гидромоторы подразделяют на пластинчатые и роторно-поршневые (радиальные и аксиальные). Наиболее распространены аксиальные роторно-поршневые , в которых давление рабочей жидкости на поршень создаёт на наклонной шайбе реактивное усилие, приводящее во вращение вал. Объёмные Г. д. применяют в гидроприводе машин. Давление рабочей жидкости достигает 35 Мн/м2 (350 кгс/см2). Гидромоторы изготовляют мощностью до 3000 квт.

student.zoomru.ru

История развития гидравлического двигателя — реферат

Преимущества

Гидромоторы применяются в технике значительно реже электромоторов, однако в ряде случаев они имеют существенные преимущества перед последними. Гидромоторы меньше в среднем в 3 раза по размерам и в 15 раз[1] по массе, чем электромоторы соответствующей мощности. Диапазон регулирования частоты вращения гидромотора существенно шире: например, он может составлять от 2500 об/мин до 30-40 об/мин, а в некоторых случаях, у гидромоторов специального исполнения, доходит до 1-4 об/мин и меньше[2]. Время запуска и разгона гидромотора составляет доли секунды, что для электромоторов большой мощности (несколько киловатт) недостижимо. Для гидромотора не представляют опасности частые включения-выключения, остановки и реверс. Закон движения вала гидромотора может легко изменяться путём использования средств регулирования гидропривода.

Недостатки

К недостаткам гидромотора относятся:

  • утечки рабочей жидкости через уплотнения и зазоры, особенно при высоких значениях давления в гидросистеме, что требует высокой точности изготовления деталей гидрооборудования;

  • нагрев рабочей жидкости при работе, что приводит к уменьшению вязкости рабочей жидкости и увеличению утечек, поэтому в ряде случаев необходимо применение специальных охладительных устройств и средств тепловой защиты;

  • более низкий КПД чем у сопоставимых механических передач;

  • необходимость обеспечения в процессе эксплуатации чистоты рабочей жидкости, поскольку наличие большого количества абразивных частиц в рабочей жидкости приводит к быстрому износу деталей гидрооборудования, увеличению зазоров и утечек через них, и, как следствие, к снижению объёмного КПД;

  • необходимость защиты гидросистемы от проникновения в неё воздуха, наличие которого приводит к нестабильной работе гидропривода, большим гидравлическим потерям и нагреву рабочей жидкости;

  • пожароопасность в случае применения горючих рабочих жидкостей, что налагает ограничения, например, на применение гидропривода в горячих цехах;

  • зависимость вязкости рабочей жидкости, а значит и рабочих параметров гидропривода, от температуры окружающей среды;

  • в сравнении с пневмо- и электроприводом — невозможность эффективной передачи гидравлической энергии на большие расстояния вследствие больших потерь напора в гидролиниях на единицу длины.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гидроцилиндр

Гидроцилиндр (гидравлический цилиндр) —объёмный гидродвигатель возвратно-поступательного движения. Принцип действия гидроцилиндров во многом схож с принципом действия пневмоцилиндров.

Виды гидроцилиндров

  1. Гидроцилиндры одностороннего действия

Выдвижение штока осуществляется за счёт создания давления рабочей жидкости в поршневой полости, а возврат в исходное положение от усилия пружины.

Усилие, создаваемое гидроцилиндрами данного типа, при прочих равных условиях меньше усилия, создаваемого гидроцилиндрами двустороннего действия, за счёт того, что при прямом ходе штока необходимо преодолевать силу упругости пружины.

Пружина выполняет здесь роль возвратного элемента. В тех случаях, когда возврат производится за счет действия приводимого механизма, другого гидроцилиндра или силы тяжести поднятого груза, гидроцилиндр может не иметь возвратной пружины ввиду отсутствия необходимости.

  1. Гидроцилиндры двустороннего действия

Как при прямом, так и при обратном ходе поршня усилие на штоке гидроцилиндра создаётся за счёт создания давления рабочей жидкости соответственно в поршневой и штоковой полости.

Следует иметь в виду, что при прямом ходе поршня усилие на штоке несколько больше, а скорость движения штока меньше, чем при обратном ходе, за счёт разницы в площадях, к которым приложена сила давления рабочей жидкости (эффективной площади поперечного сечения). Такие гидроцилиндры осуществляют, например, подъём-опускание отвала многих бульдозеров.

  1. Телескопические гидроцилиндры

Называются так благодаря конструктивному сходству с телескопом или подзорной трубой. Такие гидроцилиндры применяются в том случае, если при небольших размерах самого гидроцилиндра в исходном, т. е. сложенном, состоянии, необходимо обеспечить большой ход штока. Конструктивно представляют собой несколько цилиндров, вставленных друг в друга таким образом, что корпус одного цилиндра является штоком другого. Такие гидроцилиндры имеют исполнение как для одностороннего, так и для двустороннего действия.

Они осуществляют, например, подъём-опускание кузовов во многих самосвалах.

  1. Дифференциальные гидроцилиндры

"Обычное" подключение поршневых  гидроцилиндров двустороннего действия  предусматривает поочередное подключение  полостей гидроцилиндра к нагнетательной  и сливной магистралям распределителем 4/2 или 4/3, что обеспечивает движение  поршня за счет разности давлений. Соотношение скоростей движения, а также усилий при прямом  и обратном ходе, различны, и пропорциональны  соотношению площадей поршня. Между  скоростью и усилием устанавливается  зависимость: выше скорость - меньше  усилие, и наоборот.

"Кольцевая", или "дифференциальная" схема подключения. При рабочем  ходе (выдвижении штока) жидкость  от насоса подается в поршневую  полость, вытесняемая-же жидкость из штоковой полости, за счет кольцевого подключения (распределитель 3/2), направляетсяне в гидробак, а подается также в поршневую полость. В результате выдвижение штока происходит намного быстрее, чем в обычной схеме подключения (распределитель 4/2 или 4/3). Обратный ход (втягивание штока) происходит при подаче жидкости только в штоковую полость, поршневая соединена с гидробаком. При использовании гидроцилиндра с соотношением площадей поршня 2:1 (в некоторых источниках именно такие гидроцилиндры называются дифференциальными) такая схема позволяет получить равные скорости и равные усилия прямого и обратного ходов, что для гидроцилиндров с односторонним штоком без регулирования или дополнительных элементов получить невозможно.

Область применения

Гидроцилиндры широко применяют во всех отраслях техники, где используют объёмный гидропривод. Например, в строительно-дорожных, землеройных, подъёмно-транспортных машинах, в авиации и космонавтике, а также в технологическом оборудовании — металлорежущих станках, кузнечно-прессовых машинах.

Управление движением поршня и штока гидроцилиндра осуществляется с помощью гидрораспределителя, либо с помощью средств регулирования гидропривода.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Поворотный гидродвигатель

Поворотный гидродвигатель (неполноповоротный гидромотор, поворотный гидроцилиндр) — гидравлическая машина, предназначенная для преобразования гидравлической энергии в механическую и для сообщения рабочему органу возвратно-вращательного движения на угол, меньший 360°.

Чем больше количество пластин, тем больший момент на валу, но тем меньший угол поворота гидродвигателя, и тем меньшаяугловая скорость вращения.

Максимальный угол поворота гидродвигателя зависит от числа пластин следующим образом: для однопластинчатого он составляет порядка 270°, для двухпластинчатого — около 150°, для трёхпластинчатого — до 70° . Гидродвигатели с числом пластин, большим четырёх, изготавливают редко .

Управление движением вала поворотного гидродвигателя осуществляется с помощью гидрораспределителя, либо с помощью средств регулирования гидропривода.

Поворотные гидродвигатели применяются, например, в механизмах поворота заслонок, во вращающихся упорах и др.

Вследствие того, что трудно обеспечить надёжное уплотнение пластин, пластинчатые поворотные гидродвигатели применяются только при низких давлениях рабочей жидкости .

Помимо пластинчатых поворотных гидродвигателей, применяются кривошипно-шатунные гидравлические поворотные механизмы, а также механизмы с зубчато-реечной передачей.

 

 

 

 

 

Гидравлический привод

Гидравлический привод (гидропривод) — совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение машин и механизмов посредством гидравлической энергии.

Гидропривод представляет собой своего рода «гидравлическую вставку» между приводным двигателем и нагрузкой (машиной или механизмом) и выполняет те же функции, что и механическая передача (редуктор, ремённая передача,кривошипно-шатунный механизм и т. д.)

История развития гидропривода

Гидравлические технические устройства известны с глубокой древности. Например, насосы для тушения пожаров существовали ещё во времена Древней Греции[2].

Однако, как целостная система, включающая в себя и насос, и гидродвигатель, и устройства распределения жидкости, гидропривод стал развиваться в последние 200—250 лет.

Одним из первых устройств, ставших прообразом гидропривода, является гидравлический пресс. В 1795 году патент на такое устройство получил Джозеф Брама (англ. Joseph Bramah)[3], которому помогал Генри Модели, и в 1797 году первый в истории гидравлический пресс был построен[4].

В конце XVIII века появились первые грузо-подъёмные устройства с гидравлическим приводом, в которых рабочей жидкостью служила вода. Первый подъёмный кран с гидравлическим приводом был введён в эксплуатацию в Англии в 1846—1847 годах[5], и со второй половины XIX века гидропривод находит широкое применение в грузо-подъёмных машинах.

Создание первых гидродинамических передач связано с развитием в конце XIX века судостроения. В то время в морском флоте стали применять быстроходныепаровые машины. Однако, из-за кавитации, повысить число оборотов гребных винтов не удавалось. Это потребовало применения дополнительных механизмов. Поскольку технологии в то время не позволяли изготавливать высокооборотистые шестерённые передачи, то потребовалось создание принципиально новых передач. Первым таким устройством с относительно высоким КПД явился изобретённый немецким профессором Г. Фётингером гидравлический трансформатор (патент 1902 года)[6], представлявший собой объединённые в одном корпусе насос, турбину и неподвижный реактор. Однако первая применённая на практике конструкция гидродинамической передачи была создана в 1908 году, и имела КПД около 83 %. Позднее гидродинамические передачи нашли применение в автомобилях. Они повышали плавность трогания с места. В 1930 году Гарольд Синклер (англ. Harold Sinclair), работая в компании Даймлер, разработал для автобусов трансмиссию, включающую гидромуфту и планетарную передачу[7]. В 1930-х годах производились первые дизельные локомотивы, использовавшие гидромуфты[8].

В СССР первая гидравлическая муфта была создана в 1929 году.

В 1882 году компания Армстронг Уитворс представила экскаватор, в котором впервые ковш имел гидравлический привод[9]. Один из первых гидрофицированных экскаваторов был произведён французской компанией Poclain в 1951 году. Однако эта машина не могла поворачивать башню на 360 градусов. Первый полноповоротный экскаватор с гидроприводом был представлен этой же фирмой в 1960-м году. В начале 1970-х годов гидрофицированные экскаваторы, обладавшие большей производительностью и простотой управления, в основном, вытеснили с рынка своих предшественников — экскаваторы на канатной тяге[10].

Первый патент, связанный с гидравлическим усилением, был получен Фредериком Ланчестером в Великобритании в 1902 году. Его изобретение представляло собой «усилительный механизм, приводимый посредством гидравлической энергии»[11]. В 1926 году инженер подразделения грузовиков компании Пирс Эрроу (англ. Pierce Arrow) продемонстрировал в компании "Дженерал моторс" гидроусилитель руля с хорошими характеристиками, однако автопроизводитель посчитал, что эти устройства будут слишком дорогими, чтобы выпускать их на рынок[12][13]. Первый предназначенный для коммерческого использования гидроусилитель руля был создан компанией Крайслер в 1951 году, и сейчас большинство новых автомобилей укомплектовывается подобными устройствами.

Фирма Хонда после представления гидростатической трансмиссии в 2001 году для своей модели мотовездехода FourTrax Rubicon, анонсировала в 2005-м году мотоцикл Honda DN-01 с гидростатической трансмиссией, включающей насос и гидромотор. Модель начала продаваться на рынке в 2008 году. Это была первая модель транспортного средства для автодорог, в котором использовалась гидростатическая трансмиссия.

referat911.ru

Реферат Гидромотор

скачать

Реферат на тему:

План:

    Введение
  • 1 Конструкция и принцип работы
  • 2 Область применения
  • 3 Преимущества
  • 4 Недостатки
  • ПримечанияЛитература

Введение

Гидромотор (гидравлический мотор) — гидравлический двигатель, предназначенный для сообщения выходному звену вращательного движения на неограниченный угол поворота.

Условное графическое обозначение реверсивного нерегулируемого гидромотора

1. Конструкция и принцип работы

Конструкции гидромоторов аналогичны конструкциям соответствующих насосов. Некоторые конструктивные отличия связаны с обратным потоком мощности через гидромашину, работающую в режиме гидромотора. В отличие от насосов, в гидромоторе на вход подаётся рабочая жидкость под давлением, а на выходе снимается с вала крутящий момент.

Наибольшее распространение получили шестерённые, пластинчатые, аксиально-плунжерные и радиально-плунжерные гидромоторы.

Управление движением вала гидромотора осуществляется с помощью гидрораспределителя, либо с помощью средств регулирования гидропривода.

2. Область применения

Аксиально-плунжерные гидромоторы используются в тех случаях, когда необходимо получить высокие скорости вращения вала, а радиально-плунжерные — когда необходимы небольшие скорости вращения при большом создаваемом моменте вращения. Например, поворот башни некоторых автомобильных кранов осуществляют радиально-плунжерные гидромоторы. В станочных гидроприводах широко распространены пластинчатые гидромоторы. Шестерённые гидромоторы используются в несложных гидросистемах с невысокими требованиями к неравномерности вращения вала гидромотора.

3. Преимущества

Гидромоторы применяются в технике значительно реже электромоторов, однако в ряде случаев они имеют существенные преимущества перед последними. Гидромоторы меньше в среднем в 3 раза по размерам и в 15 раз[1] по массе, чем электромоторы соответствующей мощности. Диапазон регулирования частоты вращения гидромотора существенно шире: например, он может составлять от 2500 об/мин до 30-40 об/мин, а в некоторых случаях, у гидромоторов специального исполнения, доходит до 1-4 об/мин и меньше[2]. Время запуска и разгона гидромотора составляет доли секунды, что для электромоторов недостижимо. Для гидромотора не представляют опасности частые включения-выключения, остановки и реверс. Закон движения вала гидромотора может легко изменяться путём использования средств регулирования гидропривода.

4. Недостатки

Однако гидромоторы обладают теми же недостатками, которые присущи гидроприводу.

Примечания

  1. Источник литераутуры 1 стр. 84
  2. Источник литературы 1, стр 84-86

Литература

  1. Свешников В. К., Усов А. А. Станочные гидроприводы: Справочник. — М.: Машиностроение, 1982. — 464 с.
  2. Схиртладзе А. Г., Иванов В. И., Кареев В. Н. Гидравлические и пневматические системы. — Издание 2-е, дополненное. М.: ИЦ МГТУ «Станкин», «Янус-К», 2003 г. — 544 с.

wreferat.baza-referat.ru

История развития гидравлического двигателя — реферат

Функции гидропривода

Основная функция гидропривода, как и механической передачи, — преобразование механической характеристики приводного двигателя в соответствии с требованиями нагрузки (преобразование вида движения выходного звена двигателя, его параметров, а также регулирование, защита от перегрузок и др.). Другая функция гидропривода — это передача мощности от приводного двигателя к рабочим органам машины (например, в одноковшовом экскаваторе — передача мощности от двигателя внутреннего сгорания к ковшу или к гидродвигателям привода стрелы, к гидродвигателям поворота башни и т.д.).

В общих чертах, передача мощности в гидроприводе происходит следующим образом:

  1. Приводной двигатель передаёт вращающий момент на вал насоса, который сообщает энергию рабочей жидкости.

  1. Рабочая жидкость по гидролиниям через регулирующую аппаратуру поступает в гидродвигатель, где гидравлическая энергия преобразуется в механическую.

  1. После этого рабочая жидкость по гидролиниям возвращается либо в бак, либо непосредственно к насосу.

 

 Виды гидроприводов

Гидроприводы могут быть двух типов: гидродинамические и объёмные.

  • В гидродинамических приводах используется в основном кинетическая энергия потока жидкости (и соответственно скорости движения жидкостей в гидродинамических приводах велики в сравнении со скоростями движения в объёмном гидроприводе).

  • В объёмных гидроприводах используется потенциальная энергия давления рабочей жидкости (в объёмных гидроприводах скорости движения жидкостей невелики — порядка 0,5-6 м/с).

Объёмный гидропривод — это гидропривод, в котором используются объёмные гидромашины (насосы и гидродвигатели). Объёмной называется гидромашина, рабочий процесс которой основан на попеременном заполнении рабочей камеры жидкостью и вытеснении её из рабочей камеры. К объёмным машинам относят, например, поршневые насосы, аксиально-поршневые, радиально-поршневые, шестерённые гидромашины и др.

Одна из особенностей, отличающая объёмный гидропривод от гидродинамического, — большие давления в гидросистемах. Так, номинальные давления в гидросистемах экскаваторов могут достигать 32 МПа, а в некоторых случаях рабочее давление может быть более 300 МПа, в то время как гидродинамические машиныработают обычно при давлениях, не превышающих 1,5—2 МПа.

Объёмный гидропривод намного более компактен и меньше по массе, чем гидродинамический, и поэтому он получил наибольшее распространение.

В зависимости от конструкции и типа входящих в состав гидропередачи элементов объёмные гидроприводы можно классифицировать по нескольким признакам.

 

Структура гидропривода

Обязательными элементами гидропривода являются насос и гидродвигатель. Насос является источником гидравлической энергии, а гидродвигатель — её потребителем, то есть преобразует гидравлическую энергию в механическую. Управление движением выходных звеньев гидродвигателей осуществляется либо с помощью регулирующей аппаратуры — дросселей, гидрораспределителей и др., либо путём изменения параметров самого гидродвигателя и/или насоса.

Также обязательными составными частями гидропривода являются гидролинии, по которым жидкость перемещается в гидросистеме.

Критически важной для гидропривода (в первую очередь объёмного) является очистка рабочей жидкости от содержащихся в ней (и постоянно образующихся в процессе работы) абразивных частиц. Поэтому системы гидропривода обязательно содержат фильтрующие устройства (например, масляные фильтры), хотя принципиально гидропривод некоторое время может работать и без них.

Поскольку рабочие параметры гидропривода существенно зависят от температуры рабочей жидкости, то в гидросистемах в некоторых случаях, но не всегда, устанавливают системы регулирования температуры (подогревающие и/или охладительные устройства).

 

Область применения

Объёмный гидропривод применяется в горных и строительно-дорожных машинах. В настоящее время более 50% общего парка мобильных строительно-дорожных машин (бульдозеров, экскаваторов, автогрейдеров и др.) является гидрофицированной. Это существенно отличается от ситуации 30-х - 40-х годов 20-го века, когда в этой области применялись в основном механические передачи.

В станкостроении гидропривод также широко применяется, однако в этой области он испытывает высокую конкуренцию со стороны других видов привода[1].

Широкое распространение получил гидропривод в авиации. Насыщенность современных самолётов системами гидропривода такова, что общая длина трубопроводов современного пассажирского авиалайнера может достигать нескольких километров.

В автомобильной промышленности самое широкое применение нашли гидроусилители руля, существенно повышающие удобство управления автомобилем. Эти устройства являются разновидностью следящих гидроприводов. Гидроусилители применяют и во многих других областях техники (авиации, тракторостроении, промышленном оборудовании и др.).

В некоторых танках, например, в японском танке Тип 10, применяется гидростатическая трансмиссия, представляющая собой, по сути, систему объёмного гидропривода движителей. Такого же типа трансмиссия устанавливается и в некоторых современных бульдозерах.

В целом, границы области применения гидропривода определяются его преимуществами и недостатками.

 

Преимущества

К основным преимуществам гидропривода относятся:

  • возможность универсального преобразования механической характеристики приводного двигателя в соответствии с требованиями нагрузки;

  • простота управления и автоматизации;

  • простота предохранения приводного двигателя и исполнительных органов машин от перегрузок; например, если усилие на штоке гидроцилиндра становится слишком большим (такое возможно, в частности, когда шток, соединённый с рабочим органом, встречает препятствие на своём пути), то давление в гидросистеме достигает больших значений — тогда срабатывает предохранительный клапан в гидросистеме, и после этого жидкость идёт на слив в бак, и давление уменьшается;

  • надёжность эксплуатации;

  • широкий диапазон бесступенчатого регулирования скорости выходного звена; например, диапазон регулирования частоты вращения гидромотора может составлять от 2500 об/мин до 30-40 об/мин, а в некоторых случаях, у гидромоторов специального исполнения, доходит до 1-4 об/мин, что для электромоторовтрудно реализуемо;

  • большая передаваемая мощность на единицу массы привода; в частности, масса гидравлических машин примерно в 10-15 раз меньше массы электрических машинтакой же мощности;

  • самосмазываемость трущихся поверхностей при применении минеральных и синтетических масел в качестве рабочих жидкостей; нужно отметить, что при техническом обслуживании, например, мобильных строительно-дорожных машин на смазку уходит до 50% всего времени обслуживания машины, поэтому самосмазываемость гидропривода является серьёзным преимуществом;

  • возможность получения больших сил и мощностей при малых размерах и весе передаточного механизма;

  • простота осуществления различных видов движения — поступательного, вращательного, поворотного;

  • возможность частых и быстрых переключений при возвратно-поступательных и вращательных прямых и реверсивных движениях;

  • возможность равномерного распределения усилий при одновременной передаче на несколько приводов;

  • упрощённость компоновки основных узлов гидропривода внутри машин и агрегатов, в сравнении с другими видами приводов.

Недостатки

К недостаткам гидропривода относятся:

  • утечки рабочей жидкости через уплотнения и зазоры, особенно при высоких значениях давления в гидросистеме, что требует высокой точности изготовления деталей гидрооборудования;

  • нагрев рабочей жидкости при работе, что приводит к уменьшению вязкости рабочей жидкости и увеличению утечек, поэтому в ряде случаев необходимо применение специальных охладительных устройств и средств тепловой защиты;

  • более низкий КПД чем у сопоставимых механических передач;

  • необходимость обеспечения в процессе эксплуатации чистоты рабочей жидкости, поскольку наличие большого количества абразивных частиц в рабочей жидкости приводит к быстрому износу деталей гидрооборудования, увеличению зазоров и утечек через них, и, как следствие, к снижению объёмного КПД;

  • необходимость защиты гидросистемы от проникновения в неё воздуха, наличие которого приводит к нестабильной работе гидропривода, большим гидравлическим потерям и нагреву рабочей жидкости;

  • пожароопасность в случае применения горючих рабочих жидкостей, что налагает ограничения, например, на применение гидропривода в горячих цехах;

  • зависимость вязкости рабочей жидкости, а значит и рабочих параметров гидропривода, от температуры окружающей среды;

  • в сравнении с пневмо- и электроприводом — невозможность эффективной передачи гидравлической энергии на большие расстояния вследствие больших потерь напора в гидролиниях на единицу длины.

 

 

Перспективы развития

Перспективы развития гидропривода во многом связаны с развитием электроники. Так, совершенствование электронных систем позволяет упростить управление движением выходных звеньев гидропривода. В частности, в последние 10-15 лет стали появляться бульдозеры, управление которыми устроено по принципу джойстика.

С развитием электроники и вычислительных средств связан прогресс в области диагностирования гидропривода. Процесс диагностирования некоторых современных машин простыми словами может быть описан следующим образом. Специалист подключает переносной компьютер к специальному разъёму на машине. Через этот разъём в компьютер поступает информация о значениях диагностических параметров от множества датчиков, встроенных в гидросистему. Программа или специалист анализирует полученные данные и выдаёт заключение о техническом состоянии машины, наличии или отсутствии неисправностей и их локализации. По такой схеме осуществляется диагностирование, например, некоторых современных ковшовых погрузчиков. Развитие вычислительных средств позволит усовершенствовать процесс диагностирования гидропривода и машин в целом.

Важную роль в развитии гидропривода может сыграть создание и внедрение новых конструкционных материалов. В частности, развитие нанотехнологий позволит повысить прочность материалов, что позволит уменьшить массу гидрооборудования и его геометрические размеры, повысить его надёжность. С другой стороны, создание прочных и одновременно эластичных материалов позволит, например, уменьшить недостатки многих гидравлических машин, в частности, увеличить развиваемое диафрагменными насосами давление.

В последние годы наблюдается существенный прогресс в производстве уплотнительных устройств. Новые материалы обеспечивают полную герметичность при давлениях до 80 МПа, низкие коэффициенты трения и высокую надёжность.

Заключение

Таким образом перспективы развития гидравлических двигателей колоссальны. В основном развитие гидравлики зависит от других областей наук и по мере развития этих областей будет и развиваться гидравлика.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вопросы

  1. Что принято считать первым научным трудом в области гидравлики?
  2. На какие виды подразделяется объемный гидравлический двигатель?
  3. Что такое гидроцилиндр?
  4. В каком году Джозеф Брама получил патент на первый в истории гидравлический пресс?
  5. В каких областях гидроприводы более востребованы?

referat911.ru

Гидравлический двигатель

Производство Гидравлический двигатель

Количество просмотров публикации Гидравлический двигатель - 27

 Наименование параметра  Значение
Тема статьи: Гидравлический двигатель
Рубрика (тематическая категория) Производство

Водяное колесо могло работать только при малых напорах воды, которыми обладали равнинные реки. Между тем громадные запасы гидравлической энергии были заключены в водяных потоках со средним (от 8 до 25 метров) и высоким (свыше 25 метров) напором воды. В этих условиях водяное колесо вообще не могло быть установлено. Единственная возможность для освоения громадной энергии таких водяных потоков заключалась в создании гидравлического двигателя, принципиально отличного от водяного колеса. Водяное колесо приводилось во вращение действием веса воды или ударами струи в лопатки. Но можно было использовать и другие физические явления - силу реакции потока воды на лопасти колеса [1].

Практически сила реакции, создаваемой потоком воды на лопасти рабочего колеса, нашла свое воплощение в так называемом сегнеровом колесе (физик Сегнер). При этом недостаточное понимание сущности физических процессов в таком двигателœе не позволили Сегнеру в дальнейшем его усовершенствовать.

Тем не менее в несовершенном реактивном двигателœе Сегнера Л.Эйлер усмотрел большие практические возможности.

Уже в своем первом докладе, сделанном в Берлинской академии наук (1750 год), Эйлер дал анализ процессов и указал, что низкий КПД получается вследствие потерь энергии при входе и выходе воды из колеса.

В последующих докладах (1751 - 1754 годы) были показаны преимущества Сегнерова колеса перед другими гидравлическими машинами и изложена теория водяного реактивного двигателя.

На базе уравнений сохранения количества движения он вывел уравнение работы гидравлической турбины. Идеи Эйлера о рациональной конструкции гидравлических турбин получили свое окончательное выражение в его предложении делить гидравлическую машину нового типа на две части - неподвижную и вращающуюся. Через неподвижный направляющий аппарат вода поступает во вращающееся колесо, являющееся рабочим органом машины [2].

В таком виде гидравлический двигатель представлял собой переходную конструкцию от сегнерова колеса к гидравлической турбинœе. Несмотря на полную научную и техническую обоснованность конструкции водяной турбины, предложенной Эйлером, она в XVIII веке по экономическим причинам не вошла в практику. Лишь в 40-х годах XX века в Швейцарии на родинœе Эйлера была построена действующая модель его турбины (ее КПД составлял 71 % при частоте вращения 180 об/мин.).

Гидравлические турбины разрабатывались и внедрялись в промышленном производстве Франции. Одним из первых проектов, получившим поощрительную премию, был двигатель профессора К.Бюрдена (1822 год), установленный на мукомольной мельнице и названный гидравлической турбиной [1].

Гидравлический двигатель - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Гидравлический двигатель" 2014, 2015.

referatwork.ru