Гидравлическая система представляет собой устройство, предназначенное для преобразования небольшого усилия в значительное с использованием для передачи энергии какой-либо жидкости. Разновидностей узлов, функционирующих по этому принципу, существует множество. Популярность систем этого типа объясняется прежде всего высокой эффективностью их работы, надежностью и относительной простотой конструкции.
Сфера использования
Широкое применение системы этого типа нашли:
- В промышленности. Очень часто гидравлика является элементом конструкции металлорежущих станков, оборудования, предназначенного для транспортировки продукции, ее погрузки/разгрузки и т. д.
- В авиакосмической отрасли. Подобные системы используются в разного рода средствах управления и шасси.
- В сельском хозяйстве. Именно через гидравлику обычно происходит управление навесным оборудованием тракторов и бульдозеров.
- В сфере грузоперевозок. В автомобилях часто устанавливается гидравлическая
- В судовом в данном случае используется в рулевом управлении, входит в конструктивную схему турбин.
Принцип действия
Работает любая гидравлическая система по принципу обычного жидкостного рычага. Подаваемая внутрь такого узла рабочая среда (в большинстве случаев масло) создает одинаковое давление во всех его точках. Это означает то, что, приложив малое усилие на маленькой площади, можно выдержать значительную нагрузку на большой.
Далее рассмотрим принцип действия подобного устройства на примере такого узла, как гидравлическая Конструкция последней довольно-таки проста. Схема ее включает в себя несколько заполненный жидкостью, и вспомогательные). Все эти элементы соединены друг с другом трубками. При нажатии водителем на педаль поршень в главном цилиндре приходит в движение. В результате жидкость начинает перемещаться по трубкам и попадает в расположенные рядом с колесами вспомогательные цилиндры. После этого и срабатывает торможение.
Устройство промышленных систем
Гидравлический тормоз автомобиля — конструкция, как видите, довольно-таки простая. В промышленных машинах и механизмах используются жидкостные устройства посложнее. Конструкция у них может быть разной (в зависимости от сферы применения). Однако принципиальная схема гидравлической системы промышленного образца всегда одинакова. Обычно в нее включаются следующие элементы:
- Резервуар для жидкости с горловиной и вентилятором.
- Фильтр грубой очистки. Этот элемент предназначен для удаления из поступающей в систему жидкости разного рода механических примесей.
- Насос.
- Система управления.
- Рабочий цилиндр.
- Два фильтра тонкой очистки (на подающей и обратной линиях).
- Распределительный клапан. Этот элемент конструкции предназначен для направления жидкости к цилиндру или обратно в бак.
- Обратный и предохранительный клапаны.
Работа гидравлической системы промышленного оборудования также основывается на принципе жидкостного рычага. Под действием силы тяжести масло в такой системе попадает в насос. Далее оно направляется к распределительному клапану, а затем - к поршню цилиндра, создавая давление. Насос в таких системах предназначен не для всасывания жидкости, а лишь для перемещения ее объема. То есть давление создается не в результате его работы, а под нагрузкой от поршня. Ниже представлена принципиальная схема гидравлической системы.
Преимущества и недостатки гидравлических систем
К достоинствам узлов, работающих по этому принципу, можно отнести:
- Возможность перемещения грузов больших габаритов и веса с максимальной точностью.
- Практически неограниченный диапазон скоростей.
- Плавность работы.
- Надежность и долгий срок службы. Все узлы такого оборудования можно легко защитить от перегрузок путем установки простых клапанов сброса давления.
- Экономичность в работе и небольшие размеры.
Помимо достоинств, имеются у гидравлических промышленных систем, конечно же, и определенные недостатки. К таковым относят:
- Повышенный риск возгорания при работе. Большинство жидкостей, используемых в гидравлических системах, являются горючими.
- Чувствительность оборудования к загрязнениям.
- Возможность протечек масла, а следовательно, и необходимость их устранения.
Расчет гидравлической системы
При проектировании подобных устройств принимается во внимание множество самых разных факторов. К таковым можно отнести, к примеру, кинематический жидкости, ее плотность, длину трубопроводов, диаметры штоков и т. д.
Основными целями выполнения расчетов такого устройства, как гидравлическая система, чаще всего является определение:
- Характеристик насоса.
- Величины хода штоков.
- Рабочего давления.
- Гидравлических характеристик магистралей, других элементов и всей системы в целом.
Производится расчет гидравлической системы с использованием разного рода арифметических формул. К примеру, потери давления в трубопроводах определяются так:
- Расчетную длину магистралей делят на их диаметр.
- Произведение плотности используемой жидкости и квадрата средней скорости потока делят на два.
- Перемножают полученные величины.
- Умножают результат на коэффициент путевых потерь.
Сама формула при этом выглядит так:
- ∆p i = λ х l i(p) : d х pV 2: 2.
В общем, в данном случае расчет потерь в магистралях выполняется примерно по тому же принципу, что и в таких простых конструкциях, как гидравлические системы отопления. Для определения характеристик насоса, величины хода поршня и т. д. используются другие формулы.
Типы гидравлических систем
Подразделяются все такие устройства на две основные группы: открытого и закрытого типа. Рассмотренная нами выше принципиальная схема гидравлической системы относится к первой разновидности. Открытую конструкцию имеют обычно устройства малой и средней мощности. В более сложных системах закрытого типа вместо цилиндра используется гидродвигатель. Жидкость поступает в него из насоса, а затем снова возвращается в магистраль.
Как выполняется ремонт
Поскольку гидравлическая система в машинах и механизмах играет значимую роль, ее обслуживание часто доверяют высококвалифицированным специалистам занимающихся именно этим видом деятельности компаний. Такие фирмы обычно оказывают весь комплекс услуг, связанных с ремонтом спецтехники и гидравлики.
Разумеется, в арсенале этих компаний имеется все необходимое для производства подобных работ оборудование. Ремонт гидравлических систем обычно выполняется на месте. Перед его проведением при этом в большинстве случаев должны быть произведены разного рода диагностические мероприятия. Для этого компании, занимающиеся обслуживанием гидравлики, используют специальные установки. Необходимые для устранения проблем комплектующие сотрудники таких фирм также обычно привозят с собой.
Пневматические системы
Помимо гидравлических, для приведения в движение узлов разного рода механизмов могут использоваться пневматические устройства. Работают они примерно по тому же принципу. Однако в данном случае в механическую преобразуется энергия сжатого воздуха, а не воды. И гидравлические, и пневматические системы довольно-таки эффективно справляются со своей задачей.
Плюсом устройств второй разновидности считается, прежде всего, отсутствие необходимости в возврате рабочего тела обратно к компрессору. Достоинством же гидравлических систем по сравнению с пневматическими является то, что среда в них не перегревается и не переохлаждается, а следовательно, не нужно включать в схему никаких дополнительных узлов и деталей.
Гидроприводом называется система, в которой передача энергии от источника (обычно насоса) к гидродвигателю (гидромотору или гидроцилиндру) осуществляется посредством капельной жидкости.
Структурно гидропривод состоит из насоса (-ов), контрольно-регулирующей и распределительной аппаратуры, гидродвигателя (-лей), рабочей жидкости, емкости (бака) для ее содержания и средств (фильтров и охладителей), сохраняющих ее качества, а также соединительной и герметизирующей арматуры.
На рис. 2.1. изображена схема изучаемого объемного гидропривода состоящего из насоса 1, предохранительного клапана 2, распределителей 3 и 4, гидравлических двигателей – гидромотора 5 и гидроцилиндра 6, замедлительного устройства 7 опускания груза 8, бака и установленного в сливную гидролинию фильтра 9 сблокированного клапаном 10.
Рис. 2.1 Схема изучаемого гидропривода.
Насос 1 предназначен для преобразования механического энергетического потока, поступающего от первичного энергетического источника 11 (электрического или топливного двигателя) в гидравлический энергетический поток, т.е. в поток рабочей жидкости под давлением, который в зависимости от положений (позиций) затворов распределителей 3, 4 может направляться непосредственно (холостой режим) или через один или оба вместе гидравлические двигатели 5, 6 (рабочий режим) в бак. При этом величина давления на выходе из насоса зависит от совокупности сопротивлений, встречаемых потоком рабочей жидкости на пути от насоса до бака. В тех случаях, когда распределители 3, 4 находятся в позициях «А» (см. рис. 2.1), поток рабочей жидкости от насоса 1 проходит в бак через упомянутые распределители, гидролинии и фильтр 9 (холостой режим). Величина давления на выходе из насоса составляет:
где
– величины давлений необходимых для
преодоления потоком рабочей жидкости
сопротивлений, соответственно, участков
гиролиний, распределителей и фильтра.
В тех случаях, когда по команде извне один или оба распределители 3, 4 переводятся в любое положение «Б» или «В», в работу включается (-ются), соответственно, один или оба гидродвигатели. Направление движения гидродвигателей зависит от положения «Б» и «В» их распределителей. Когда в работу включен только один гидродвигатель, например гидромотор 5, рабочее давление на выходе из насоса составит:
где
– потери давления на преодоление
сопротивления распределителя 3, 4
– потери давления на привод гидромотора
5, зависящие от преодолеваемой нагрузки
на его валу.
В том случае, когда в работу одновременно включены гидромотор 5 и гидроцилиндр 6, то их совместная работа возможна только при одинаковых потребных давлениях. Если у одного из них потребное давление ниже, чем у другого, то их совместная работа невозможна, так как поток жидкости в основном будет уходить в сторону меньшего сопротивления и нарушать нормальную работу гидропривода в целом.
Если в гидроприводе потребное давление превышает допустимое, срабатывает предохранительный клапан 2 и отводит через себя поток рабочей жидкости от насоса 1 в бак (режим перегрузки), обеспечивающий этим ограничение давления в гидроприводе и защиту его элементов от разрушения.
Для обеспечения плавности опускаемых грузов (рабочих органов) в гидроприводах используются замедлительные устройства (см. рис. 2.1, поз 7), обычно состоящие из обратного клапана и дросселя. При подъеме груза (рабочего органа) рабочая жидкость в цилиндр поступает через обратный клапан и дроссель. При опускании груза жидкость из полости цилиндра уходит в бак только через дроссель, который оказывает ей сопротивление, величина которого зависит от величины ее потока и этим обеспечивает плавность его опускания. При этом противоположная полость гидроцилиндра заполняется жидкостью подаваемой насосом. В случае избыточного количества подаваемой насосом жидкости ее часть будет отводиться на слив через предохранительный клапан 2.
Для визуального контроля давления в гидроприводе предназначен манометр 12. Для обеспечения очистки рабочей жидкости от твердых загрязнителей (абразивов, продуктов изнашивания), в гидроприводах используют различного конструктивного исполнения фильтры.
Гидромашины
Гидромашинами (гидравлическими машинами) называются механические устройства, предназначенные для преобразования видов энергетических потоков с использованием в качестве энергоносителя капельной жидкости.
Гидромашины подразделяются на насосы и гидродвигатели.
Насосами называют гидромашины, предназначенные для преобразования механического энергетического потока в гидравлический энергетический поток.
Гидродвигателями называют гидромашины, предназначенные для преобразования гидравлического энергетического потока в механический энергетический поток.
Гидродвигатели, выходные звенья которых совершают линейные возвратно-поступательные движения называют гидравлическими цилиндрами (гидроцилиндрами).
Гидродвигатели, выходные звенья которых совершают вращательные движения называют гидравлическими моторами (гидромоторами).
В зависимости от угла поворота выходного
звена гидромоторы подразделяют на
полно-
и неполноповоротные
.
Гидромашины, в которых рабочий процесс основан на использовании кинетической энергии жидкости, называют динамическими, а те машины, в которых рабочий процесс основан на использовании потенциальной энергии жидкости называют объемными.
Основной особенностью объемных гидромашин
является то, что они содержат по крайней
мере одну рабочую камеру, объем которой
изменяется
в течение рабочего цикла. При этом каждая
рабочая камера содержит подвижный
элемент, предназначенный для изменения
ее объема. Обычно подвижный элемент
рабочей камеры называют вытеснителем.
В качестве вытеснителей могут быть
поршни, плунжеры, зубья шестерен, шарики,
ролики, пластины, мембраны и т.д.
В процессе работы объемной гидромашины каждая ее камера поочередно сообщается с линией низкого и высокого давления, т.е. рабочие камеры насоса поочередно сообщаются со всасывающей и нагнетательной линиями, а у двигателей – с выходной линией высокого давления и с линией слива.
Величина развиваемого (реализуемого) насосом давления зависит от сопротивления потребителя (обычно гидродвигателя) и соединительной гидроарматуры.
Величина потребляемого гидродвигателем давления рабочей жидкости зависит от величины реализуемой им нагрузки на выходном звене.
По виду вытеснителей гидромашины подразделяют на поршневые, плунжерные, шариковые, роликовые, зубчатые (шестеренные), пластинчатые, мембранные и т.д., а по числу рабочих камер на одно- и многокамерные.
Гидромашины, у которых рабочие камеры вместе с вытеснителями совершают вращательные движения, называются роторными.
Величина изменяющегося объема рабочих камер гидромашины называется ее рабочим объемом. Рабочий объем гидромашин принято выражать в кубических сантиметрах.
Количество рабочей жидкости, подаваемой насосом в систему за единицу времени, называется его подачей.
Если известен рабочий объем
насоса и частота рабочих циклов
,
то его идеальную подачу можно определить
по формуле
.
В связи с тем, что между подвижными элементами насоса имеют место утечки рабочей жидкости, то фактическая подача будет всегда меньше идеальной, т.е.
где
– величина утечек через зазоры;
– объемный КПД насоса.
Идеальная частота вращения гидромотора определяется по формуле
,
а фактическая –
,
где
– величина входного потока рабочей
жидкости;
– рабочий объем гидромотора;
– объемный КПД гидромотора.
Объемный КПД гидромотора может быть определен по формуле
где
– величина потока рабочей жидкости,
полезно используемого в гидромоторе;
– величина утечек через зазоры в
гидромоторе.
Приводную мощность насоса можно определить по формуле
где
– мощность потока рабочей жидкости на
выходе из насоса;
– полный КПД насоса;
– величина давления на выходе из насоса;
– гидравлический КПД насоса;
– величина давления в рабочей (-их)
камере (-ах) насоса;
– механический КПД насоса.
Энергетическое качество гидромотора
характеризуется его полным КПД, который
можно определить как отношение величины
мощности на его выходном валу
к величине мощности входного потока
жидкости
,
т.е.
где
– крутящий момент;
– угловая скорость;
– перепад давления в гидромоторе.
Большинство объемных гидромашин являются обратимыми, т.е. они способны работать как в функции насосов, так и в функции гидромоторов.
В гидроприводах строительных и дорожных машин наиболее широко используются в качестве насосов шестеренные (рис. 2.2) и аксиальные (рис. 2.3) гидромашины, а в качестве гидромоторов аксиальные (рис. 2.3) и радиальные (рис. 2.4).
В связи с тем, что в роторных насосах происходит перемещение рабочих камер с жидкостью из полости всасывания в полость нагнетания, они отличаются от простых поршневых (плунжерных) насосов отсутствием клапанного распределения жидкости, что в свою очередь повышает их быстроходность до 85 с -1 и обеспечивает высокую равномерность подачи и давления. Все роторные гидромашины могут работать лишь на чистых, неагрессивных жидкостях, которые обладают хорошими смазочными свойствами и предназначены для гидроприводов.
Шестеренные гидромашины
Шестеренными называют роторные гидромашины с рабочими камерами, образованными поверхностями зубчатых колес, корпуса и боковых крышек.
Шестеренные гидромашины выполняют с шестернями внешнего (см. рис. 2.2, а) или внутреннего (см. рис. 2.2, б) зацепления. Такая гидромашина представляет собой пару (чаще всего одинаковых) шестерен 1 и 2, находящихся в зацеплении и помещенные в корпус с малыми радиальными зазорами (обычно 10…15мкм).
Рис. 2.2 Схемы шестеренных (зубчатых) гидромашин.
Рабочий процесс шестеренного насоса с внешним зацеплением происходит следующим образом. Ведущая шестерня 1 (см. рис. 2.2, а) приводит во вращательное движение ведомую шестерню 2. При вращении шестерен в противоположные стороны в камере «А» их зубья выходят из зацепления, что приводит к увеличению объема рабочей камеры и к понижению давления рабочей жидкости до вакуумметрического значения. За счет образовавшегося перепада давления между резервуаром (баком) и всасывающей камерой «А» рабочая жидкость из бака будет поступать в камеру «А» и заполнять впадины между зубьями шестерен 1 и 2. При дальнейшем движении шестерен рабочая жидкость во впадинах между зубьями переносится из зоны всасывания (из камеры «А») в зону нагнетания (в камеру «Б»). В зоне нагнетания зубья шестерен входят в зацепление и выталкивают жидкость из впадин в нагнетательную гидролинию под давлением, величина которого зависит от сопротивления потребителя и соединительной гидроарматуры.
В насосах с внутренним зацеплением шестерен (см. рис. 2.2, б) ведущей чаще всего является внутренняя шестерня 1 с наружными зубьями. Всасывающее «А» и нагнетательное «Б» окна выполняются с торцевой стороны зубьев шестерен в боковой крышке или корпусе насоса. Охватывающая шестерня 2 с внутренними зубьями вращается в цилиндрической расточке корпуса. Между шестернями располагается разделительный серповидный элемент 3, посредством которого всасывающая полость «А» отделена от нагнетательной «Б».
В последнее время в гидравлических
усилителях рулевых управлений машин
широко применяются гидромашины с
шестернями внутреннего зацепления со
специальным профилем зуба (см. рис. 2.2,
в), в которых отсутствует разделительный
элемент полостей с различным уровнем
давления. Такие гидромашины называют
героторными или бироторными, т.е. с двумя
роторами. У кольцевого ротора (колеса)
1 на один зуб больше, чем у внутреннего
(шестерни) 2. Их оси смещены одна
относительно другой на величину
,
образующую зацепление шестерен в зоне
верхней разделительной перемычки.
Контакт зубьев при переходе ими нижней
разделительной перемычки обеспечивает
разделение полостей высокого и низкого
давлений. Входная и выходная гидролинии
с межзубовыми впадинами соединяются
посредством серпообразных окон «А» и
«Б».
Героторные гидромашины применяются в качестве насосов, работающих на давлениях рабочей жидкости до 14 МПа и частоте вращения вала 30 с -1 . Они могут быть использованы в качестве быстроходным низкомоментных гидромоторов. В отдельных случаях героторные гидромашины способны работать на давлениях 30 МПа при частоте вращения до 60 с -1 .
Рабочий процесс (всасывание и нагнетание) в шестеренных насосах с внутренним зацеплением происходит аналогично как и в насосах с внешним зацеплением.
Габаритные размеры и масса наосов с внутренним зацеплением значительно меньше, чем насосов с наружным зацеплением при равных рабочих объемах.
Прямозубое зацепление шестерен насосов характеризуется прямолинейным контактом рабочих поверхностей (профилей) зубьев по всей их ширине (длине), при неточном изготовлении которых возникает неравномерность движения ведомой шестерни и шум, а также наблюдается быстрый износ рабочих поверхностей.
Эти недостатки устранены в косозубых (спиральных) и шевронных шестернях (см. рис. 2.2, г и д). Вход в зацепление зубьев и выход из него в этих шестернях происходит постепенно, благодаря чему уменьшаются погрешности в профиле зуба и достигается плавная и относительно бесшумная работа гидромашины.
В
насосах с косозубыми шестернями пульсация
подачи и крутящего момента, а также
запирание жидкости во впадинах значительно
ниже, чем в насосах с цилиндрическими
шестернями. Для снижения пульсаций
давления необходимо обеспечить условие,
чтобы произведение
равнялось
и т.д., где
-
угол наклона зубьев;
-
ширина шестерни;
-
шаг зубьев. Угол
выбирают таким, чтобы сдвиг зубьев по
окружности на торцах шестерен составлял
половину шага. Практически этот угол
обычно не превышает 7…10.
При
работе насосов с косозубыми шестернями
возникают осевые усилия, которые
прижимают шестерни к торцам корпуса
(крышек). Этот недостаток устранен в
насосах с шевронными шестернями (рис.
8.2, д). Угол наклона зубьев
шевронных шестерен, используемых в
насосах, обычно равен 20…25.
Аксиальные гидромашины
Аксиальные гидромашины характерны тем, что оси их цилиндров параллельны оси вращения блока цилиндров или составляют с ней угол не более 45.
К положительным качествам аксиальных гидромашин следует отнести:
высокое рабочее давление (35…70МПа);
быстроходность (80…550 с -1);
малую металлоемкость (0.5…0.6 кг/кВт);
широкий диапазон регулирования частоты вращения вала гидромотора 1:100 при переменных и 1:1000 при постоянных нагрузках;
возможность работы гидромоторов на низких частотах вращения (до 0.01 с -1);
большую долговечность (до 12000 ч);
высокое быстродействие (изменение подачи от нулевой до максимальной и наоборот за 0.04…0.08 с);
низкие эксплуатационные затраты и быструю окупаемость.
Аксиальные гидромашины бывают с наклонным блоком цилиндров (см. рис. 2.3, а, б) или с наклонной шайбой (см. рис. 2.3, в, г). Они могут быть поршневыми (см. рис. 2.3, а, б) или плунжерными (см. рис. 2.3, в, г) с переменным (регулируемым) или постоянным (нерегулируемым) рабочим объемом. В аксиально-поршневых гидромашинах имеет место: небольшая радиальная нагрузка на поршень, большой угол наклона блока цилиндров (до 45), а также более высокий (на 2…3%) КПД, чем у гидромашины с наклонной шайбой.
На рис. 2.3, а представлена схема аксиально-поршневой регулируемой гидромашины с наклонным блоком. Она состоит из вала 1, блока цилиндров 2, торцового распределителя 3, центральной оси 4, поршней 5, шатунов 6 и кардана 8.
Описываемая гидромашина в функции насоса работает следующим образом. Вращение приводного вала через кардан 7 и шатуны 6 передается блоку цилиндров 2. При соосном расположении вала 1 и блока цилиндров 2 поршни 5 не совершают возвратно-поступательного движения и, следовательно, подача насоса равна 0. Отклонение оси блока цилиндров от оси приводного вала приводит к возвратно-поступательному движению поршней.
За один оборот каждый поршень совершает один рабочий цикл. Величины ходов поршней зависят от угла наклона блока цилиндров. При изменении угла наклона блока цилиндров в противоположную сторону от нуля изменяется направление подачи насоса, т.е. гидромашина обеспечивает реверсирование гидропривода.
Аксиальные гидромашины с наклонной шайбой характеризуются следующими преимуществами по сравнению с гидромашинами с наклонным блоком цилиндров: возможностью работы при более высоких давлениях (до 70 МПа); низким уровнем шума; малыми габаритами; низкой стоимостью; простотой конструкции и ее технологичностью.
Рис. 2.3 Схемы аксиальных гидромашин.
На рис. 2.3, в приведена упрощенная схема аксиально-плунжерной гидромашины с наклонной шайбой. В цилиндрах ее блока 1 установлены плунжеры 2, которые посредством пружин 6 через башмаки 3 кинематически связаны с наклонной шайбой 4.
Описанная гидромашина в функции насоса работает следующим образом. Вал 5 приводит во вращение блок цилиндров 1. При этом плунжеры 2 совершают возвратно-поступательные движения в блоке цилиндров. Величина хода плунжеров, соответственно подачи насоса, определяется углом наклона шайбы 4. Когда плунжеры под воздействием пружин 6 выдвигаются из блока цилиндров происходит процесс всасывания рабочей жидкости, а при их обратном ходе – нагнетание.
Аксиально-плунжерные гидромашины с наклонной шайбой зачастую используют в функциях регулируемых и нерегулируемых гидромоторов, принцип работы которых аналогичен принципу работы аксиальных гидромашин с наклонным блоком цилиндров.
2015-11-15
Гидравлический привод (объемный гидропривод) это совокупность объемных гидромашин, гидроаппаратуры и других устройств, предназначенная для передачи механической энергии и преобразования движения посредством жидкости. (Т.М Башта Гидравлика, гидромашины и гидроприводы).
В гидропривод входят один или несколько гидродвигателей, источники энергии жидкости, аппаратура управления соединительные линии.
Работа гидравлического привода основана на принципе
Рассмотрим систему.
В данной системе усилие создаваемое на поршне 2 можно определить по зависимости:
Получается, что усилие зависит от отношения площадей , чем больше будет площадь второго поршня, и чем меньше площадь первого, тем значительнее будет разница между силами F1 и F2. Благодаря принципу гидравлического рычага можно получить большое усилие, приложив малое.
Выигрывая в усилии на гидравлическом рычаге, придется пожертвовать перемещением , переместив малый поршень на величину l1, получим перемещение поршня 2 на величину l2:
Учитывая, что площадь поршня S2 больше площади S1, получим что перемещение l2 меньше чем l1.
Гидравлический привод не был бы так полезен, если бы потерю в перемещении не удалось скомпенсировать, а сделать это удалось благодаря особым гидравлическим устройствам - .
Обратный клапан - это устройство для запирания потока движущегося в одном направлении, и свободного пропускания обратного потока.
Если в рассмотренном примере, на выход камеры с поршнем 1 установить обратный клапан , так чтобы жидкость могла выйти из камеры, а обратно перетечь не могла. Второй клапан нужно установить на между камерой с поршнем 1 и дополнительным баком с жидкостью, таким образом чтобы, жидкость могла попасть в камеру с , а из этой камеры обратно в бак перетечь не могла.
Новая система будет выглядеть следующим образом.
Приложив к поршню усилие F1 и переместив его на расстояние l1, получим перемещение поршня с усилием F2 на расстояние l2. Затем отведем поршень 1 в начальное расстояния, из камеры с поршнем 2 жидкость перетечь обратно не сможет - не позволит обратный клапан - поршень 2 останется на месте. В камеру с поршнем один поступит жидкость из бака. Затем, нужно вновь приложить усилие F1 к поршню 1 и переместить его на расстояние l1, в результате поршень 2 вновь переместится на расстояние l2 с усилием F2. А по отношению к начальному положению, за два цикла поршень 2 переместится на расстояние 2*l2. Увеличивая число циклов, можно получить большую величину перемещения поршня 2.
Именно возможность увеличивать перемещение наращивая число циклов, позволила гидравлическому рычагу опередить механический с точки зрения возможного развиваемого усилия.
Приводы, где требуется развивать огромные усилия, как правило, гидравлические.
Узел с камерой и поршнем 1, а также с обратными клапанами в гидравлике называют насосом . Поршень 2 с камерой - гидравлическим двигателем , в данном случае - .
Распределитель в гидроприводе
Что делать, если в рассматриваемой системе нужно, вернуть поршень 2 в начальное положение? В текущей комплектации системы - это невозможно. Жидкость из под поршня 2 не может перетечь обратно - не позволит обратный клапан, значит необходимо устройство, позволяющее отправить жидкость в бак. Можно воспользоваться простым краном.
Но в гидравлике есть специальное устройство для направления потоков - распределитель , позволяющий направлять потоки жидкости по нужной .
Ознакомимся с работой полученного гидропривода.
Устройства в гидравлических приводах
Современные гидроприводы представляют собой сложные системы, состоящие из множества элементов. Конструкция которых не отличается простотой. В представленном примере такие устройства отсутствуют, т.к. они предназначены, как правило, для достижения нужных характеристик привода.
Наиболее распространенные гидравлические аппараты
- Предохранительные клапаны
- Редукционные клапаны
- Регуляторы расхода
- Дроссели
Информацию о гидравлических аппаратах вы можете получить на нашем сайте в разделе - . Если у вас остались вопросы, задавайте их в комментариях к данной статье.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru//
Размещено на http://www.allbest.ru//
1.Гидравлическая система
Наиболее распространены системы управления первой группы -- гидравлические. В этом случае машинист прикладывает меньше усилий на перемещение рукояток, чем при механическом управлении, в результате чего снижается утомляемость машиниста. Конструктивно более просто решается разводка систем управления с помощью гидравлических трубопроводов и шлангов. Примером может служить управление выносными опорами. Комбинированная система позволяет использовать рычажно-шар-нирные передачи прежде, чем включится в работу гидрораспределитель. При этом гидрораспределители размещают в отдельном блоке с выводом рукояток в удобное для работы место.
Электрогидравлическая система имеет следующие преимущества: небольшие усилия на приборах управления, возможность дистанционного управления, большой кпд, небольшая масса и малая металлоемкость благодаря небольшому количеству проводов. Недостаток этой системы в том, что при резком включении и остановке механизмов возникают значительные динамические нагрузки. Электрогидравлическое управление с пропорциональными распределителями исключает этот недостаток. Для машин с электроприводом применяют электрическую систему управления.
Аппаратура управления приводами представляет собой систему устройств из сцепных муфт включения, тормозов, гидроклапанов, гидрораспределителей.
При гидравлической системе управления рабочими органами машин и их элементами все операции (подъем, опускание) обеспечиваются с помощью насосов, гидрораспределителей (механизмов управления), силовых исполнительных гидроцилиндров, запорных и предохранительных кранов и устройств.
Гидравлическая система управления включает элементы механизма привода, состоящего из одного или нескольких гидронасосов, устанавливаемых либо непосредственно на двигателе базовой машины и получающих от него привод, либо на специальном редукторе отбора мощности, также получающем привод от двигателя базовой машины; элементы механизма управления, состоящие из системы распределительных устройств (одного или нескольких гидрораспределителей), устанавливаемых, как правило, в кабине машиниста и предназначенных для включения и выключения определенных исполнительных механизмов и гидравлической следящей системы; элементы исполнительных механизмов и устройств, состоящие из гидроцилиндров или из гидродвигателей; элементы вспомогательных устройств, состоящие из бака для рабочей жидкости, магистральных фильтров, трубопроводов, запорных устройств (гидроклапанов, вентилей, заглушек и др.).
Принципиальная схема работы гидросистемы. Из бака рабочая жидкость по всасывающему трубопроводу поступает к шестеренчатому или лопастному или другому насосу, который в результате привода, получаемого непосредственно от двигателя базовой машины или специального редуктора, подает ее по трубопроводу под давлением к распределительному устройству (гидрораспределителю) и далее также под давлением в одну или в другую полость исполнительного гидроцилиндра, .соединенного с тем или другим рабочим органом машины. При направлении рабочей жидкости в одну или в другую полость исполнительного гидроцилиндра шток его, а вместе с ним система рычагов приводит в действие рабочий или другой орган машины, поднимая или опуская его или перемещая в одну или в другую сторону.
В гидравлическом приводе машин вращательное движение вала двигателя превращается во вращательное движение вала насоса, а вращение последнего превращается в поступательное движение поршня силового гидроцилиндра и далее через шток гидроцилиндра передается к исполнительным рабочим органам.
Из гидравлического бака по всасывающему трубопроводу рабочая жидкость поступает к насосу, который нагнетает ее по напорной линии к насосной полости гидрораспределителя. После этого работа гидропривода зависит от того, в какое положение будет поставлена рукоятка и связанный с ней золотник гидрораспределителя.
Гидрораспределитель состоит из корпуса, размещенного в осевом отверстии корпуса золотника и рукоятки.
Осевое отверстие корпуса гидрораспределителя снабжено специальными ответвляющими полостями. Полость соединяет гидрораспределитель с насосом, полости и подводят рабочую жидкость к гидроцилиндру, а сливные полости к соединяют гидрораспределитель с гидробаком.
В положении I пояски золотника перекрывают доступ рабочей жидкости из полости в полости к, г также слив из них через полости и. В рассматриваемом случае рабочая жидкость, находящаяся в гидроцилиндре, заперта и управляемый элемент рабочего оборудования неподвижен (находится в нейтральном положении). В дальнейшем рабочая жидкость, поступая от насоса к гидрораспределителю, повышает давление в напорной гидролинии и, преодолев сопротивление пружины переливного клапана 11, встроенного в гидрораспределитель по каналам и сливается обратно в гидробак.
В положении II, когда золотник находится в нижней части осевой расточки гидрозолотника, полость соединяется с полостью гидроцилиндра, а полость гидроцилиндра - с полостью. Тогда поршень гидроцилиндра будет выдвигаться в верхнее положение.
В положении III, когда золотник 6 будет находиться в верхней части осевой расточки гидрозолотника, направление подачи слива рабочей жидкости будет меняться на противоположное, соответственно поршень гидроцилиндра будет перемещаться в обратном направлении.
При полностью опущенном положении золотника б (положение IV) полость изолирована от обеих полостей и гидроцилиндра, которые в это время соединяются со сливными полостями. Таким образом, при воздействии внешней нагрузки от рабочего оборудования поршень (соответственно и шток) гидроцилиндра перемещается, свободно перекачивая находящуюся в нем рабочую жидкость из одной полости в другую. Такое положение называют "плавающим". Оно используется при перемещении рабочих машин, когда машина, например бульдозер или скрепер, транспортирует набранный грунт, не производя при этом заглубления рабочего органа в грунт.
В гидроприводах в качестве рабочей жидкости применяют минеральные масла, которые выбираются в зависимости от условий работы гидросистемы (летний или зимний период, климатические особенности и др.).
2.Техническое обслуживание
В современных дорожно-строительных машинах гидропривод работает при высоких давлениях, доходящих до 20-40 МПа. При этом в процессе работы температура, рабочих жидкостей гидросистем колеблется от --60 до +Ю0 °С. Поэтому для обеспечения необходимой работоспособности рабочие жидкости должны отвечать основным требованиям: вязкость должна как можно меньше изменяться при колебаниях температуры от --50 до + 50 °С и как можно меньше должно находиться механических примесей (так как это ведет к закупорке маслопроводящих путей) и агрессивных веществ; рабочие жидкости не должны вызывать набухание резинотехнических изделий (сальников, прокладок и др.).
Гидроприводы по принципу действия подразделяются на два вида -- гидростатические и гидродинамические.
Гидростатический привод состоит из насоса как ведущего звена, получающего движение от вала двигателя или какого-либо промежуточного вала (вала отбора мощности и др.). Насос, забирая из гидробака рабочую жидкость, подает ее по трубопроводу к гидрораспределителю и далее через гидрораспределитель к исполнительному (рабочему) органу машины. Рабочая жидкость, отработав в замкнутой системе гидропривода, поступает в гидробак и далее под действием насоса направляется к гидрораспределителю и т.д.
Гидродинамический привод состоит из насосного колеса как ведущего звена, получающего движение от вала двигателя или какого-либо промежуточного вала (вала отбора мощности и др.), которое, забирая из гидробака рабочую жидкость, подает ее к турбинному колесу, заполняя его и приводя во вращение, а вместе с ним и исполнительный (рабочий) орган машины или какой-либо другой (другие) элемент машины, например, ходовые колеса. Рабочая жидкость, отработав в замкнутой системе гидродинамического привода, поступает в гидробак и далее под действием насосного колеса направляется к турбинному колесу и т. д.
Гидродинамическую передачу с двумя лопастными колесами (насосным и турбинным) называют гидромуфтой, а с тремя и более (насосным, реакторным и турбинным) -- гидротрансформатором.
В дорожно-строительных машинах для привода рабочих органов преимущественное распространение имеет гидростатическая система. Эта система обеспечивает возможность применения и обслуживания относительно большого количества постов, жесткую связь с исполнительными (рабочими) органами, легкое и быстрое реверсирование исполнительных (рабочих) органов, независимое расположение элементов управления от других элементов и устройств гидропривода, простое и легкое управление рычагами гидрораспределителя.
Положительные свойства гидростатической системы, в частности, обеспечение жесткости связи с элементами исполнительных (рабочих) органов машин (вследствие несжимаемости жидкостей), позволяют принудительно перемещать и удерживать рабочие органы машин и оборудования (например, заглублять режущие элементы рабочих органов в грунт и удерживать их в требуемом положении). В то же время система имеет ряд недостатков: небольшой ход механизмов и элементов исполнительных (рабочих) органов; малые поступательные скорости движения элементов рабочих органов (не более 0,2 м/с); необходимость применения для работы специальных рабочих жидкостей, которые в зависимости от климатических условий (лето, зима) приходится часто менять в системе; трудоемкость и сложность наладки, настройки, технического обслуживания системы.
К основному оборудованию, применяемому для работы гидросистем и гидроприводов, относятся насосы, гидрораспределители, клапаны, регуляторы давления. гидравлический привод насос шестеренчатый
Насосы, применяемые в гидроприводах дорожно-строительных машин, подразделяются на аксиально-поршневые, шестеренчатые и лопастные.
Наибольшее применение имеют шестеренчатые и лопастные. Однако аксиально-поршневые насосы, обладающие способностью создавать наиболее высокие давления в гидросистемах (учитывая современные тенденции развития гидроприводов, направленные на повышение давления в гидросистемах машин), получают значительное распространение.
Шестеренчатый насос представляет собой две сопряженные шестерни размещенные в корпусе. При вращении указанных шестерен захватываемая (всасываемая) ими из камеры рабочая жидкость через пространства (между зубьями шестерен, а также между зубьями шестерен и корпусом насоса) направляется в нагнетательную полость и далее под давлением в трубопроводы. Выступающий из корпуса насоса вал ведущей шестерни имеет шлицевую нарезку, посредством которой насос соединяется с валом отбора мощности или с валом редуктора. Шестеренчатые насосы являются обратимыми, т. е. эти насосы могут работать и как насосы, и как гидродвигатели.
Лопастный (шиберный) насос состоит из статора, размещенного в корпусе с внутренней поверхностью в форме, близкой эллипсу. По этой поверхности, вращаясь, скользят лопасти-лопатки, перемещающиеся в полостях ротора. Ротор насоса, насаженный на шлицевый вал, вместе с лопастями-лопатками вращается между двумя вкладышами. В каждом из вкладышей имеется по четыре отверстия (окне), равномерно расположенных по окружности, из которых два диаметрально противоположных соединены с имеющимися в корпусе насоса каналами всасывания, а два других -- с каналами нагнетания. Во время вращения ротора насоса лопасти-лопатки под действием центробежной силы и давления рабочей жидкости, перемещаясь в пазах, прижимаются к внутренней поверхности статора. При вращении ротора пространство (объем) между смежной парой лопастей-лопаток, а также ротором и статором вследствие эллиптической формы внутренней поверхности статора меняется, в результате чего при увеличении указанного выше пространства (объема) происходит всасывание рабочей жидкости, а при уменьшении пространства (объема) -- нагнетание. Следовательно, за один оборот вала насоса процесс всасывания и нагнетания происходит дважды, поэтому лопастные насосы называют насосами двойного действия. Противоположное расположение камер всасывания (подводящее отверстие 6) и нагнетания (сливное отверстие) способствует уравновешиванию давления рабочей жидкости на ротор, освобождая цапфы насоса от односторонних радиальных нагрузок.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Насосы - гидравлические машины, предназначенные для перемещения жидкостей. Принцип действия насосов. Центробежные насосы. Объемные насосы. Монтаж вертикальных насосов. Испытания насосов. Применение насосов различных конструкций. Лопастные насосы.
реферат , добавлен 15.09.2008
Принципиальная схема и состав гидросистемы привода конвейера каналокопателя. Расчет и выбор гидродвигателя, насоса, трубопровода. Подбор предохранительного клапана, фильтра и манометра. Вычисление КПД гидропередачи, определение теплового баланса системы.
курсовая работа , добавлен 30.04.2013
Применение лопастных насосов для перекачки жидкостей - от химикатов до сжиженных газов. Одноступенчатые и многоступенчатые насосы. Организации монтажа насоса, проведение контроля его качества. Обслуживание и ремонт насоса. Соблюдение техники безопасности.
курсовая работа , добавлен 07.12.2016
Использование штанговых скважинных насосов для подъема нефти на поверхность. Техническая схема станка-качалки. Установки погружных электроцентробежных, винтовых, диафрагменных электронасосов. Система периодической и непрерывной газолифтной добычи.
курсовая работа , добавлен 11.05.2011
Развитие добывающей и перерабатывающей промышленности, назначение и применение горных машин. Техническое описание вибрационного грохота, возможные отказы, методы и средства их устранения, техническое обслуживание, необходимое количество запасных частей.
курсовая работа , добавлен 21.03.2010
Техническая характеристика роторных насосов. Назначение и принцип работы консольных насосов, их конструктивные особенности. Определение оптимальной зоны работы центробежного насоса, изменения производительности насосной станции, подачи по трубопроводу.
курсовая работа , добавлен 23.11.2011
Диапазон и условия работы центробежных лопастных машин (вентиляторов, нагнетателей и компрессоров). Назначение диффузора и обводного канала. Уравнение Эйлера для рабочего колеса. Производительность, мощность и совместная работа центробежной машины.
презентация , добавлен 07.08.2013
Виды систем охлаждения и принцип их работы, устройство и работа приборов жидкостной системы. Проверка уровня и плотности жидкости, заправка системы, регулировка натяжения ремня привода насоса. Основные неисправности и техническое обслуживание системы.
реферат , добавлен 02.11.2009
Принцип действия, устройство, схема вихревого насоса, его характеристики. Рабочее колесо вихревого насоса. Движение жидкости в проточных каналах. Способность к сухому всасыванию. Напор и характеристики вихревых насосов. Гидравлическая радиальная сила.
презентация , добавлен 14.10.2013
Анализ работы гидравлического привода. Предварительный и уточненный расчет гидросистемы. Выбор насоса, гидроцилиндра, трубопровода. Расчет предохранительного клапана, золотникового гидрораспределителя. Исследование устойчивости гидрокопировальной системы.
Преимущества гидравлических систем по сравнению с другими методами передачи мощности являются:
- Простота конструкции . В большинстве случаев, несколько компонентов гидросистем в связке могут заменить более сложные механические связи.
- Гибкость . Гидравлические компоненты могут быть расположены со значительной гибкостью. Трубы и шланги вместо механических элементов практически полностью устраняют проблемы в выборе местоположения.
- Плавность . Гидравлические системы обладают плавностью и тишиной в работе. Вибрации сведены к минимуму.
- Управление. Контроль в широком диапазоне скоростей и сил достаточно просто реализовать.
- Стоимость . Высокая производительность с минимальными потерями на трение обеспечивает стоимость передачи мощности на минимальном уровне.
- Защита от перегрузки . Автоматические клапаны предохраняют систему от поломки от перегрузки.
Основным недостатком гидравлической системы является сохранение прецизионных деталей в нормальном состоянии, когда они подвергаются воздействию плохих климатических условий и загрязнений. Защита от ржавчины, коррозии, грязи, масла, износа и других неблагоприятных условий окружающей среды является очень важным условием. Ниже рассмотрим несколько основных типов гидравлических систем.
Гидравлический домкрат
Эта система (рисунок 1) состоит из резервуара с жидкостью, системы клапанов и штоков, представляет собой гидрорычаг Паскаля. Перемещение маленького штока (насоса) вниз приводит к подёму вверх большого штока(подъёмный цилиндр) с нагрузкой. Так как давление под маленьким и большим штоками одинаковое, а площади штоков (на которые это давление воздействует) разные, то в соответствии с законом Паскаля, при небольшом усилии на шток насоса, достигается значительно большее усилие на подъемном цилиндре.
На рисунке 1 в верхней части показан такт впуска. Выпускной обратный клапан закрывается под давлением при нагрузке, и всасывающий обратный клапан открывается таким образом, что жидкость из резервуара заполняет насосную камеру. В нижней схеме рисунка 1 плунжер насоса перемещается вниз. Впускной обратный клапан закрывается под давлением и открывает выпускной клапан. Масса жидкости закачивается под большим поршнем, чтобы поднять его. Чтобы опустить нагрузку, в системе предусмотрен третий клапан (игольчатый клапан). При его открытии, объем жидкости под большим поршнем сообщяется с резервуаром. Нагрузка опускает большой подъемный шток вниз и выдавливает жидкость обратно в резервуар.
вверху - такт впуска и удержания нагрузки, внизу - такт выпуска и подъема нагрузки.
Рисунок 1 - Гидравлический домкрат
Реверсивный гидромотор
На рисунках 2 и 3 показан гидравлический насос с механическим приводом и гидравлический реверсивный роторный мотор. Клапан направления потока (реверсивный клапан) направляет поток жидкости или к одной или к другой стороне гидромотора и обратно в резервуар. Так достигается возможность работы гидравлического мотора с разным направлением вращения (реверсивность) Предохранительный клапан защищает систему от избыточного давления и может создать обход выхода потока жидкости из насоса обратно в резервуар, если давление поднимается слишком высоко.
Рисунок 2 - Реверсивный гидромотор
Рисунок 3 - Реверсивный гидромотор (продолжение)
Система с открытым центром
В этой системе, распределительный клапан управления, должен быть открыт в центре, чтобы поток масла, проходил через клапан и возвращался в резервуар. Рисунок 4 показывает эту систему в нейтральном положении. Для того, чтобы одновременно работать с несколькими гидравлическими функциями, система с открытым центром должна иметь правильные соединения, которые обсуждаются ниже. Система с открытым центром эффективна для выполнения отдельных гидравлический функций и имеет ограничения с выполнением множества функций.
Рисунок 4 - Гидравлическая система с открытым центром.
(1) Последовательное соединение. На рисунке 5 изображена система с открытым центром при последовательном соединении гидравлических потребителей/распределителей. Поток масла от насоса направляется к трём распределительным клапанам последовательно. Центр каждого распределителя в нейтральном положении открыт, что бы поток масла свободно перемещался от насоса к резервуару. Направление движение потока масла указано стрелками. Поток из выхода первого клапана направляется на вход второго, и так далее. Когда распределительный клапан работает, входящее масло поступает в цилиндр, который управляется соответственным клапаном-распределителем. Возвращаемая жидкость из цилиндра направляется через возвратный трубопровод и к следующему клапану.
Рисунок 5 - Гидравлическая система с открытым центром и последовательным соединением.
Эта система эффективна только если работает одновременно один клапан-распределитель. Когда это происходит, полный поток масла и давления на выходе из насоса доступны для этой функции. Однако, если более чем один клапан-распределитель работает, общее количество давления и потока, необходимое для каждой функции не может превышать параметр сброса системы (установки клапана сброса).
2) Последовательно-параллельное соединение. Рисунок 6 показывает изменение по сравнению с последовательным соединении. Масло из насоса направляется через распределительные клапаны последовательно, а также параллельно. Клапаны иногда "нагромождают", чтобы обеспечить дополнительные проход потока. В нейтральном положении, жидкость проходит через клапаны последовательно, как стрелки указывают. Тем не менее, когда какой - либо клапан-распределитель срабатывает, выпуск на работающем клапане закрывается, но поток масла становится доступен для всех других клапанов через параллельное соединение.
Рисунок 6 - Гидравлическая система с открытым центром и последовательно-параллельным соединением.
Когда два или более клапанов работают одновременно, цилиндр, который нуждается в наименьшем давлении будет работать первым, а затем цилиндр со следующим меньшим давлением и так далее. Эта способность работать с двумя или более клапанами одновременно является преимуществом по сравнению с последовательным соединением.
(3) Делитель потока. Рисунок 7 показывает систему с открытым центром и делителем потока. Делитель потока получает объем масла из насоса и делит его между двумя функциями. Например, делитель потока может быть установлен, чтобы открыть левую сторону первой в этом случае, если оба управляющих клапана были одновременно приведены в действие. Или он может разделить поток масла на обе стороны, в равной степени или в разном процентном отношении. Для такой системы с делителем потока, насос должен быть достаточно производительным, чтобы управлять всеми функциями одновременно. Он также должен питать жидкостью при максимальном давлении самую главную из гидравлических функций. А это означает, что большое количество лошадиных растрачиваются при работе только одного управляющего клапана.
Рисунок 7 - Гидравлическая система с открытым центром и делителем потока.
Система с закрытым центром
В этой системе, насос может бездействовать (находиться в режиме ожидания), когда масло не требуется для работы функции. Это означает, что управляющий клапан (распределитель) закрыт в центре, останавливая поток масла из насоса. Рисунок 8 показывает схематично гидравлическую систему с закрытым центром во время работы гидравлической функции. Для того, чтобы работали одновременно несколько функций, гидравлическая система с закрытым центром имеет следующие соединения:
Рисунок 8 - Гидравлическая система с закрытым центром.
(1) Насос с постоянной подачей и аккумулятором. На рисунке 9 показана гидравлическая система с закрытым центром и аккумулятором. В этой системе имеется небольшой насос, но в постоянном объеме заряжает аккумулятор. Когда аккумулятор заряжается до полного давления, разгрузочный клапан отклоняет поток насоса обратно в резервуар. Обратный клапан удерживает масло под давлением в контуре.
Рисунок 9 - Гидравлическая система с закрытым центром и аккумулятором.
Когда управляющий клапан работает, аккумулятор разряжает свою масло под давлением и приводит в движение цилиндр. Поскольку давление начинает падать, разгрузочный клапан открывается и направляет поток насоса в аккумулятор для подзарядки потока. Эта система, используя небольшого объёма насос, эффективна в случаях когда масло требуется только в течение короткого промежутка времени. Тем не менее, когда для работы гидравлической функции нужно много масла в течение более длительных периодов, система с аккумулятором может не справиться с этим, если аккумулятор не очень велик.
(2) Насос с изменяемым расходом . Рисунок 10 показывает гидравлическую систему с закрытым центром и насосом переменного расхода при нейтральном положении управляющего клапана. Когда управляющий клапан в нейтральном положении (центр закрыт), масло закачивается, пока давление не поднимается до заданного уровня. Клапан регулирования давления позволяет насосу отключить самого себя и поддерживать это давление в клапане. Насос находится в режиме ожидания(stand by) Расход масла насосом близок к нулю (восполняются собственные утечки в насосе), давление равно установкам клапана давления ожидания насоса.
Когда распределительный клапан срабатывает (перемещается вверх), масло отводится от насоса к нижней части полости цилиндра. Падение давления, вызванное сообщением линии давления насоса и нижней полости цилиндра, приводит насос из режима ожидания в рабочий режим, чтобы создать поток масла и давление на дно поршня, для подъема груза.
Рисунок 10 - Гидравлическая система с закрытым центром и насосом переменного расхода.
В это время, верхняя полость цилиндра соединяется с возвратной линией, что позволяет маслу выталкиваться из поршня, чтобы возвращаться в резервуар или в насос. Когда управляющий клапан возвращается в нейтральное положение, то масло становится запертым по обе стороны цилиндра, а поступление давления от насоса к гидроцилиндру наглухо перекрыто. После этой последовательности, насос снова переходит в режим ожидания. Перемещение золотника в нижнее положение направляет масло к верхней части полости поршня и приводит к перемещению груза вниз. Масло из нижней части поршня направляется в обратную линию в резервуар.
Рисунок 11 показывает ту же систему с закрытым центром, но с подкачивающим насосом (насос зарядки), который перекачивает масло из резервуара в насос переменного расхода. Во время работы насоса подпитки создаётся необходимое давление для основного насоса и необходимое количество масла для него. Всё это делает работу насоса переменного расхода более эффективным. Возврат масла из работающих гидравлических функций всей гидросистемы, направляется непосредственно к входному отверстию насоса с переменным расходом.
Рисунок 11 - Гидравлическая система с закрытым центром и подкачивающим насосом.
Поскольку современным машинам нужно больше гидравлической мощности, гидравлическая система с закрытым центром является более выгодной. Например, на тракторе, масло может потребоваться для усилителя руля, усилителя тормозов, рабочих цилиндров, трех-точечной навески, погрузчика и другого навесного оборудования. В большинстве случаев, каждая функция требует различное количество масла. В системах с закрытым центром, количество масла для каждой функции можно задавать с помощью линии или размера клапана или путем дросселирования с меньшим количеством внутренней генерации тепла по сравнению с применением делителей потоков в сопоставимой системе с открытым центром. Другими преимуществами системы с закрытым центром является:
- Не требует разгрузочных клапанов, так как насос просто выключается сам по себе при достижении давления в режиме ожидания. Это предотвращает накопление тепла в, по сравнению в системах где часто достигается давления сброса.
- Имеет линии, клапаны и цилиндры, которые могут быть адаптированы к требованиям потока каждой функции.
- Запас потока масла для полной работы и скорости гидравлической системы, доступен при низких оборотах двигателя в минуту (об/мин). Больше функций могут быть задействованы одновременно.
Большая эффективность работы в некоторых случаях. Например, гидравлические функции, такие как тормоза, которые требуют силы, но очень малого движения поршня. Удерживая клапан открытым, в режиме ожидания давление постоянно воздействует на тормозной поршень без потери эффективности, так как насос возвращается в режим ожидания.
