Кемп Х.(редактор) Гидропривод. Основы и компоненты. Учебный курс по гидравлике, том 1

Подождите немного. Документ загружается.

Rexroth didactic

3.2.3. Применение двухлинейных

регуляторов расхода

Известны три основных области применения:

-Дросселирование на входе (первичное управление)

-Дросселирование на выходе (вторичное управление)

-Дросселирование в ответвлении.

3.2.3.1. Дросселирование на входе

В этом случае регулятор расхода устанавливается

в напорной линии между насосом и гидродвигате-

лем (Рис. 13.29).

Этот тип управления рекомендуется для гидросис-

тем, в которых регулируется скорость движения гид-

родвигателя, преодолевающего противодействую-

щее усилие (положительное сопротивление).

Преимуществом такого включения является нали-

чие между регулятором расхода (7) и гидроцилинд-

ром (2) давления, которое определяется действую-

щей нагрузкой. В результате снижается давление,

действующее на уплотнения гидроцилиндра, и, со-

ответственно, - уровень трения.

Недостаток заключается в том, что предохранитель-

ный клапан (3), включенный перед регулятором рас-

хода, должен быть настроен на максимально воз-

можное давление в гидродвигателе. В результате

насос постоянно работает под максимальным дав-

лением, даже когда гидродвигатель преодолевает,

небольшую нагрузку.

Кроме того, выделяющееся при дросселировании

тепло поступает в гидродвигатель.

Рис. 13.29. Дросселирование на входе

3.2.3.2. Дросселирование на выходе

Здесь регулятор расхода (1) установлен в линии

между гидродвигателем (2) и баком (Рис. 13.30).

Эта схема дросселирования рекомендуется для гид-

росистем с отрицательной (тянущей) рабочей на-

грузкой, которая стремится заставить поршень гид-

роцилиндра (2) двигаться быстрее по сравнению со

скоростью, соответствующей подаче насоса (4).

Преимуществами схемы являются возможность ис-

ключения клапана противодавления и отвод выде-

ляющегося при дросселировании тепла в бак.

К недостаткам относится необходимость настройки

предохранительного клапана на максимально воз-

можное давление нагрузки (повышенное тепловыде-

ление). Все элементы гидроцилиндра постоянно на-

ходятся под действием максимального рабочего дав-

ления даже при холостом ходе (повышенное трение).

Рис. 13.30. Дросселирование на выходе

3.2.3.3. Дросселирование в ответвлении

В этом случае регулятор расхода (1) установлен

параллельно гидродвигателю (2) (Рис. 13.31).

Регулятор расхода ограничивает поток рабочей жид-

кости, поступающей в гидродвигатель, за счет пе-

репуска части подачи насоса в бак.

Преимуществом этой схемы установки является ог-

раниченное рабочее давление, которое определя-

ется нагрузкой при рабочем ходе.

Следовательно, меньше мощности преобразуется

в тепло. Когда гидроцилиндр доходит до упора, дав-

ление в гидросистеме возрастает до величины, оп-

ределяемой настройкой предохранительного клапа-

на (3), и мощность вновь преобразуется в тепло.

Выделяемое при дросселировании тепло также от-

водится в бак.

Рис. 13.31. Дросселирование в ответвлении

Rexroth didactic

3.2.3.4. Исключение начальных рывков

В исходном положении отсутствует поток через ре-

гулятор расхода, и компенсатор давления полнос-

тью открыт.

Когда начинает проходить поток, компенсатор дав-

ления перемещается в свое рабочее положение.

Однако во время этого движения через дроссели-

рующее отверстие кратковременно может проходить

повышенный расход жидкости (при увеличенном

перепаде давлений на дросселирующем отверстии).

На практике это явление называется начальным

рывком гидроцилиндра.

Для исключения дефекта золотник компенсатора

давления может быть установлен ближе к рабоче-

му положению механически с помощью упора (7)

ограничения хода (Рис. 13.32).

Другим решением является использование специ-

альной схемы, обеспечивающей гидравлическое

удержание золотника компенсатора давления в зак-

рытой начальной позиции (Рис. 13.33).

Рис. 13.33. Схема удержания компенсатора давле-

ния в закрытой начальной позиции гидравлически-

ми средствами

Рис. 13.32. Регулятор расхода с механическим

упором, ограничивающим начальный рывок

Rexroth didactic

3.3. Трехлинейные регуляторы расхода

В отличие от двухлинейных регуляторов расхода,

дозирующее (А

) и управляющее (А,) отверстия в

трехлинейных регуляторах расхода включены не

последовательно, а параллельно.

Рис. 13.34. Трехлинейный регулятор расхода

Компенсатор давления регулирует здесь излишний

поток рабочей жидкости, который через специальную

линию сливается в бак. Как правило, в трехлинейный

регулятор расхода встроен предохранительный кла-

пан, ограничивающий максимальное давление.

Поскольку излишек потока 0

возвращается в бак,

трехлинейный регулятор расхода может устанавли-

ваться только в напорной линии.

При соединении отверстия управления X с баком,

возможна разгрузка гидросистемы от давления.

Давление на выходе из насоса превышает давле-

ние в гидродвигателе только на величину потерь

давления в дозирующем дросселе, в то время как в

двухлинейном регуляторе расхода насос постоянно

работает под максимальным давлением настройки

предохранительного клапана.

Следовательно, при использовании трехлинейного

регулятора расхода уменьшаются потери мощнос-

ти, повышается КПД системы и снижается тепло-

выделение.

Уравнение равновесия сил на компенсаторе давле-

ния:

Следовательно

Dp = р

- р

= F

/ А

= const

Если Dp = const, то и О = const.

(9)

(Ю)

Рис. 13.35. Трехлинейный регулятор расхода

Рис. 13.36. Трехлинейный регулятор расхода

Заметки

Глава 14

Фильтры и технология

фильтрации

1. Основные положения

Фильтры — это устройства, которые удаляют твердые

частицы из рабочей жидкости. Фильтры используют-

ся для отделения твердых частиц от жидкости или пыли

от газа и изготовляются из фибры или гранул.

Размеры частиц, присутствующих в жидкостях или

воздухе, показаны в таблице 14.1.

Отфильтрованная жидкость известна также как

фильтрат (это выражение не используется в гидрав-

лике).

Материал, удаляемый при фильтрации, называют

осадком.

Таблица 14.1. Размеры частиц различных веществ

Rexroth didactic

На практике используются различные процессы

фильтрации. Выбор процесса зависит от требуемой

тонкости фильтрации.

Особенности промышленных процессов фильтрации

показаны в таблице 14.2.

Фильтруемая

среда

Процесс

Тонкость

фильтрации

Молекуляр-

ный вес

Цель

Область

применения

Фильтрую-

щая среда

Типы

Жидкость

RO UF

Реверсивный i Ультра-

осмос фильтрация

0...0,001 мкми

до ~1000

Удаление

растворимых

веществ (солей)

из жидкостей

Удаление

солей из воды.

Удаление

тяжелых

металлов

Диафрагма

Трубчатая

или плоская

диафрагма

0,001. ..0,1 мкм

до 1000000

Удаление

мельчайших

частиц

и коллоидов

из жидкостей

Экология,

разделение

макромолкул

и эмульсий,

т.е. разделение

масла и воды

Диафрагма

Трубчатая,

плоская или

капиллярная

диафрагма

Микро-фильтрация

Диафрагменная

фильтрация

0,1...3 мкм

—

Удаление

частиц

из жидкостей

Полупро-

водниковая

технология,

фармацевтика,

пищевая

промышленность

Диафрагма

Трубчатая

или плоская

диафрагма

FF до GF

От тонкой

фильтрации до

грубой фильтрации

3... 1000

мкм

—

Удаление

частиц

из жидкостей

Водоочистка,

гидравлика,

смазка,

обеспечение

безопасности

и работо-

спосособности

Пористый или

поверхностный

фильтр

Элементы

с органической

или неорганичес-

кой фиброй,

проволочной

сеткой, щелевы-

ми трубками,

центрифуга

или циклон

Газ

MFG

Микро-

фильтрация

0,1...3 мкм

—

Удаление

частиц из газов

Полупровод-

никовая

технология,

фармацевтика,

стерильная

вентиляция

Диафрагма

Трубчатая

или плоская

диафрагма

FFG

От тонкой

фильтрации до

_д>убой фильтрации |

3...1000 мкм

" I

Удаление

частиц из газов

Вентиляция комнат,

гидробаков,

компьютеров,

технология подготовки |

воздуха,

автомобильная очистка I

воздуха

Пористый или

поверхностный фильтр

Элементы

с органической или

неорганической фиброй,

стальной сеткой,

циклонами

- - - - I

Таблица 14.2. Процессы фильтрации газов и жидкостей

Конструкция системы фильтрации зависит от харак-

теристик и требований к очищаемым жидкостям.

Рабочие жидкости должны быть способны выпол-

нять в полном объеме следующие основные функ-

ции:

- Передача давления и силы

- Смазка

- Стабилизация температуры

- Очистка.

Например, основной задачей рабочей жидкости

является передача силы в гидросистеме. Однако она

должна также уменьшать трение и износ при высо-

ких рабочих температурах, которые имеют место в

отдельных частях гидросистемы (см. таблицу 14.3).

Следует подчеркнуть, что жидкости должны выпол-

нять несколько задач одновременно.

Rexroth didactic

Фильтруемая

среда

Основная

задача среды

Тип среды

Тип системы

Примеры

Критерии

для фильтра

Тонкость

фильтрации

Фильтруемая

среда

Основная

задача среды

Тип среды

Тип системы

Примеры

Критерии

для фильтра

Тонкость

фильтрации

Передача силы

- Гидравлическое масло

- Негорючие жидкости

- Вода

Стационарные

гидросистемы

- Станки

- Литейные

машины

- Тяжелая

промышлен-

ность

- Малые зазоры

между

подвижными

частями

- Большой

объем бака

- Высокие

требования

к очистке

3...20 мкм

Га

Рабочая среда

Воздух

- Подвод

воздуха

- Система

пылеудаления

- Всасывание

воздуха из

двигателей

внутреннего

сгорания,

компрессоров

и гидросистем

- Выпуск

воздуха

из силовых

установок

- Защита

поршней

в двигателях

внутреннего

сгорания

- Экологическая

защита

- Необходима

хорошая

очистка

1...10 мкм

Мобильные

гидросистемы

- Строительные

машины

- Коммунальная

техника

- Судостроение

- Малые зазоры

между

подвижными

частями

- Малый

объем бака

- Средние

требования

к очистке

6...30 мкм

Подготовка

воздуха

Воздух

- Очистка

помещении

- Кондиционирс

воздуха

- Современные

заводы

- Здания

- Стерильная

вентиляция

- Требуется

высокое

качество

очистки

0,1.

..30 мкм

Жидкость

Снижение

трения

- Гидравлическое масло

- Смазывающее

- Смазка

Циркуляционные

смазочные

системы

- Редукторы

- Компрессоры

- Загрузочные

устройства

- Высокий износ

- Обычно

достаточна

грубая

очистка

10...

100 мкм

)вание

масло

Смазка от

основной

гидросистемы

- Агрегатные

станки

- Автоматические

линии

- Металлорежущие

станки

- Малые зазоры

между

подвижными

частями

- Требуется

средняя

очистка

10.

..30 мкм

Теплоотвод

- Теплостойкое

масло

- Охлаждающее

масло

- Вода

- Гидравлическое

масло

- Системы

охлаждения

- Системы

теплопередачи

- Термопласт-

автоматы

- Каландры

- Удаляемые

остатки

процесса

- Требуется

хорошая

очистка

3...20 мкм

Очистка

компонентов

- Машинные

масла

- Водомасляные

эмульсии

- Холодные

очистители

- Системы

очистки

- Испытательные

устройства

- Охлаждение

заготовок

- Очистка

обработанных

частей

- Предотвращение

загрязнения

новых частей

машины

- Достаточна

средняя очистка

3...100 мкм

Таблица 14.3. Задачи фильтруемой среды

Rexroth didactic

В гидросистемах применяются от тонкой до сред-

ней системы фильтрации.

Следующий материал посвящен именно этим про-

цессам фильтрации.

2. Рекомендации по проектированию

и обслуживанию

Для надежной работы гидросистемы необходимо учесть

некоторые предварительные обстоятельства, относя-

щиеся к ее конструкции и условиям эксплуатации:

- Четкое определение задачи, выполняемой гидро-

системой в целом и ее отдельными компонента-

ми. Нельзя допускать ошибок на стадии проекти-

рования гидросистемы и подготовки соответствую-

щей спецификации.

- Определение используемых компонентов и степе-

ни их качества.

- Рассмотрение чувствительных к загрязнению ком-

понентов, условий окружающей среды и возмож-

ности попадания загрязнений в гидросистему.

- Определение реальных сроков технического об-

служивания.

- Определение степени загрузки системы и перио-

дов ее работы по дням.

Факторы, которые должны приниматься во внима-

ние для бесперебойной работы гидросистемы, по-

казаны в таблице 14.4.

Одним из основных предварительных условий бес-

перебойной работы гидросистемы является фильт-

рация жидкости и окружающего воздуха, который

поступает в бак.

Удаляемые фильтрами загрязнения попадают в гид-

росистему их окружающей среды через заливочные

горловины и уплотнения.

Эти типы загрязнений называют внешними или заг-

рязнениями, поступающими в гидросистему извне.

Степень проникновения этих загрязнений зависит

только от окружающей среды и конструкции гидро-

системы и ее компонентов.

Подвижные части гидросистемы (детали насосов,

поршней и аппаратов) также создают продукты из-

носа, которые получили название внутренних заг-

рязнений.

На практике особенно опасны твердые частицы заг-

рязнений, остающиеся после сборки и способные

вызвать поломку или разрушение компонентов при

вводе в эксплуатацию.

Наличие загрязнений в рабочей жидкости является

причиной большинства отказов гидроприводов. При

заливке новой жидкости в гидросистему часто име-

ет место недопустимо высокий уровень загрязнения.

На Рис. 14.1 ясно показаны некоторые источники

загрязнений гидросистем.

1 Внешние загрязнения

2 Сборка

3 Загрязнения при запуске

4 Внутренние загрязнения

5 Продукты износа

6 Заливка нового масла

7 Проведение ремонтных работ

Рис. 14.1. Источники и причины загрязнения

lexroth didactic

Определение задачи

- Определение проблем, которые

потребитель должен принять

во внимание

- Проектирование схемы

производителем гидрооборудования

- Повышение конкурентоспособности

за счет поддержания высоких

технологических стандартов

- Обеспечение высоконадежной

работы

- Низкая стоимость обслуживания

и малые энергозатраты

- Приемлемое соотношение

цена / качество

- Подготовка спецификации

для комплектной системы

Ответственные исполнители

Потребитель системы

Производитель системы

Проектирование гидросистемы

- Учет требований приемки

- Проектирование

логической электросхемы

- Выбор компонентов, т.е. насосов,

гидроцилиндров, гидромоторов,

аппаратов и вспомогательных

элементов

- Согласование компонентов

друг с другом

- Подбор рабочей жидкости

- Определение условий

использования комплектной системы

- Определение степени унификации

- Определение времени цикла

(одного, двух или трех).

Ответственные исполнители

Потребитель системы

Производитель системы

Производитель компонентов

Контроль загрязнений

На работоспособность и, следовательно,

стоимость гидросистемы влияют:

- Загрязнения при установке

- Загрязнения при заполнении

- Попадание наружных

загрязнений и пыли

- Техобслуживание системы

- Условия окружающей среды

- Продукты износа компонентов

- Использование

высокоэффективных фильтров

- Определение требуемой пропускной

способности фильтра

- Правильная установка фильтра

- Тщательная герметизация

гидросистемы

Ответственные исполнители

Потребитель системы

Монтажники

Поставщик компонентов

Таблица 14.4. Критерии бесперебойной работы гидросистемы

2.1. Источники загрязнения

2.1.1. Загрязнения при изготовлении

компонентов

(загрязнения компонентов)

Внутренний контроль корпусов и деталей компонен-

тов, большинство из которых очень сложны, делает

практически невозможным удаление всех остатков

технологического процесса, несмотря на тщатель-

ную очистку. Когда гидросистема промывается или

после длительной эксплуатации, эти загрязнения

попадают в рабочую жидкость.

Компоненты обычно консервируются в период меж-

ду производством и вводом в эксплуатацию. Кон-

серванты поглощают грязь и пыль. Эта грязь нахо-

дит пути попадания в рабочую жидкость при запус-

ке гидросистемы.

Типичными типами загрязнений являются:

стружка, песок, пыль, бумага, частицы краски, вода

или консерванты.

2.1.2. Загрязнения при сборке

(сборочные загрязнения)

В процессе сборки отдельных компонентов, напри-

мер, установки крепежных винтов, могут появлять-

ся твердые частицы.

Типичными типами загрязнений являются:

уплотнительные материалы, окалина, сварочные

брызги, кусочки резины из шлангов, остатки про-

цессов травления и промывки, шлифовальная пыль.

2.1.3. Загрязнения при эксплуатации

(эксплуатационные загрязнения)

Частицы загрязнений образуются в результате из-

носа компонентов. Чаще всего их размер не превы-

шает 15 мкм.

Продукты износа в жидкостях обычно являются

следствием высоких рабочих температур, приводя-

щих к изменению смазочных (трибологических)

свойств.

Загрязнения, попадающие в гидросистему извне,

являются причинами нарушений работы и износа.

250 Фильтры и технология фильтрациии Rexroth didactic

2.1.4. Критические зазоры

в гидравлических компонентах

Для обеспечения нормального функционирования

гидравлических компонентов зазоры (также назы-

ваемые игрой) между движущимися частями долж-

ны быть минимальными. Частицы, которые захва-

тываются этими зазорами, провоцируют отказы и

износ. Зазоры для различных гидравлических ком-

понентов показаны в таблице 14.5.

Таблица 14.5. Зазоры для различных гидравлических компонентов