Конструкция гидропривода ГСТ–90 и основные параметры,

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждение образования

«БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АГРАРНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ГИДРОПРИВОД СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ ТЕХНИКИ

Рекомендовано Учебно-методическим объединением

высших учебных заведений Республики Беларусь по образованию в области

сельского хозяйства в качестве пособия для студентов высших учебных заведений группы специальностей 74 06 Агроинженерия

Минск 2009

УДК 631.3.01–82(075.8)

ББК 34.447я7

   Г 46

Авторы:

канд. техн. наук, доц. В.С. Лахмаков,

ст. преподаватель В.И. Лаптев,

ст. преподаватель Е.В. Плискевич,

ст. преподаватель Д.Г. Зубович

Рецензенты:

д-р. техн. наук, доц. каф. «Гидравлика» БНТУ И.В. Качанов;

канд. техн. наук, доц. каф. «Гидравлика» БНТУ В.К. Недбальский;

руководитель группы лаборатории «Механизация производства овощей и корнеклубнеплодов» РУП НПЦ НАН РБ по механизации сельского хозяйства В.Н. Божок

Г 46 Гидропривод сельскохозяйственной техники : пособие / В.С. Лахмаков [и др.]. – Минск : БГАТУ, 2008. – с. 164.

ISBN 978-985-519-049-4

Издание предусмотрено для изучения устройства и принципов работы гидравлических машин объемного типа, контрольно-регулирующих и вспомогательных гидравлических аппаратов сельскохозяйственных машин, для исследования характеристик гидромуфт, гидротрансформаторов и ГСОМ. Пособие содержит лабораторные работы и практические занятия.

предназначено для студентов технических вузов и учащихся колледжей сельскохозяйственного профиля.

УДК 631.3.01–82(075.8)

ББК 34.447я7

ВВЕДЕНИЕ

Одна из главных проблем развития сельскохозяйственного производства на современном этапе — внедрение комплексной механизации, предусматривающей применение машин повышенной мощности с использованием гидравлики и автоматики.

Широкое распространение гидропривода объясняется целым рядом его преимуществ по сравнению с другими типами приводов: небольшая масса, малые размеры, возможность бесступенчатого регулирования скорости рабочих органов, независимое расположение элементов гидропривода, надежное предохранение от нагрузок, удобство обслуживания и управления, легкость автоматизации процессов и многое другое.

История гидравлического привода начинается с середины XIX века, когда в промышленности получили распространение гидравлические прессы, гидроподъемные механизмы, гидроаккумуляторы. Затем были разработаны гидромоторы и объемные гидропередачи, а в 1902 г. была предложена первая конструкция гидродинамической передачи.

Невозможно представить машины сельскохозяйственного назначения без гидропередач. Гидросистемы малой мощности используются для обслуживания навесного оборудования тракторов, обслуживания активных рабочих органов почвообрабатывающих и уборочных машин и др.

В настоящее время наметилась тенденция к переходу на более высокие давления жидкости в гидроприводах, что позволяет уменьшить их массу и габариты. Современные гидравлические двигатели, контрольно-регулирующие и другие элементы рассчитаны на рабочее давление 16–20 МПа. Однако при этом увеличивается температура рабочей жидкости, что требует создания их новых сортов и совершенствования уплотнений, внесения конструктивных элементов в конструктивные формы гидроэлементов. Применяемые в качестве рабочих жидкостей минеральные масла при работе гидроприводов быстро стареют и вызывают коррозию деталей.

При существующих масштабах производства и применения средств гидропривода становится необходимым решение проблем унификации, функциональной взаимозаменяемости гидроприводов, что служит основой для создания нового поколения гидрофицированных сельскохозяйственных машин.

Гидравлическая энергия потока рабочей жидкости создается благодаря работе насосов, преобразующих энергию, получаемую от механических или электрических средств. Гидромоторы, гидродвигатели и гидроцилиндры гидравлическую энергию потока жидкости преобразуют в механическую работу выходных звеньев.

Гидравлическим приводом называют механизм, передающий движение посредством жидкости.

1 ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ МАШИНЫ
ОБЪЕМНОГО ТИПА В ГИДРОПРИВОДЕ
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ МАШИН

Лабораторная работа № 1

«Поршневые гидромашины и гидростатические трансмиссии»

Цель: изучить устройство и принцип работы поршневых гидромашин и их взаимодействие на примере гидростатической трансмиссии.

Задание:

1) ознакомиться с устройством, принципом действия и основными характеристиками поршневых гидромашин. Изучить элементы конструкции гидпривода ГСТ–90;.

2) изучить основные элементы расчета;

3) построить теоретические и опытные зависимости подачи аксиально-поршневого насоса от угла наклона шайбы и частоты вращения вала насоса на примере гидропривода ГСТ–90.

Устройство, принцип работы и классификация
поршневых гидромашин

Основными элементами поршневых насосов являются (рисунок 1.1): цилиндр 1, поршень 2 и распределитель 3, при помощи которого цилиндр попеременно сообщается то с линией всасывания, то с линией нагнетания.

Поршневые гидродвигатели устроены аналогично.

В классификации поршневых гидромашин за основу приняты следующие признаки: кратность действия, конструкция поршня, число и расположение цилиндров, а также конструкция распределителей. У насоса однократного действия (рисунок 1.1, а) поршень 2, перемещаясь в цилиндре 1 вправо, увеличивает объем рабочей камеры, вследствие чего давление в ней уменьшается, всасывающий клапан открывается и жидкость всасывается в цилиндр. Далее при движении поршня объем рабочей камеры уменьшается, давление возрастает, всасывающий клапан закрывается, а нагнетательный клапан открывается и жидкость вытесняется в напорную линию. Таким образом, насос однократного действия за один оборот кривошипа вала вытесняет жидкость из рабочей камеры один раз. Аналогично работают насосы двукратного действия насос с двумя рабочими камерами (рисунок 1.1, б) и эксцентриковый насос (рисунок 1.1, г).

Рисунок 1.1 – Схемы поршневых гидромашин:

а) однократного действия; б) двукратного действия;

в) многократного действия; г) эксцентриковый насос;

1 — цилиндр; 2— поршень; 3 — распределитель

Для увеличения рабочего объема нередко используется принцип многократности действия. например, у машин пятикратного действия (рисунок 1.1, в) при тех же размерах цилиндра рабочий объем возрастает в 5 раз. В этом случае цилиндр 1 вращается относительно пустотелой оси, а головка поршня обкатывается по пятипрофильной обойме. Проходя каждый профиль, поршень всасывает и вытесняет жидкость в соответствующую секцию пустотелого вала, выполняющего роль распределителя. Поршни бывают дисковые, если длина его меньше диаметра b < D (рисунок 1.1, б), плунжерные b > D (рисунок 1.1, а, в, г). Обычно плунжеры используются для высоких давлений, причем они могут быть как сплошными (рисунок 1.1, в), так и пустотелыми (рисунок 1.1, а, г).

По числу цилиндров и их расположению поршневые гидромашины делятся на одно- и многоцилиндровые, с параллельным расположением осей цилиндров в одной плоскости (эксцентриковые насосы), звездообразным расположением осей цилиндров в одной плоскости (радиальные насосы и гидродвигатели) (рисунок 1.2, а, б, в, г) и расположением осей цилиндров параллельно их оси вращения (аксиальные насосы и гидродвигатели) (рисунок 1.3, а, б). Как правило, цилиндры радиальных и аксиальных роторно-поршневых гидромашин изготовляются в массивных телах вращения, называемых роторами или цилиндровыми блоками.

По конструкции распределителя различают поршневые гидромашины с клапанным (рисунок 1.1, а, б, г) и золотниковым (рисунок 1.1, в; рисунок 1.2, а, б, в, г) распределением.

е е

Рисунок 1.2 – Радиально-поршневые гидромашины:

а), б) нерегулируемые; в), г) регулируемые;

1 — плунжер; 2 — цилиндр; 3 — ротор; 4 — ролики;

5 — распределительное устройство

В первом случае клапаны автоматически открываются и закрываются благодаря разности давлений, возникающих в процессе работы насоса. При золотниковом распределении впуск и выпуск жидкости из цилиндра осуществляется только в определенных положениях поршня и золотника.

Поршневые насосы и гидромоторы находят широкое применение в сельскохозяйственных машинах. Одним из главных достоинств радиально-поршневых и аксиально-поршневых насосов является возможность регулирования подачи Q изменением рабочего объема.

Радиально-поршневой насос (рисунок 1.2, а–г) состоит из ротора 3 с цилиндрами 1, плунжеров 2, распределительного устройства 5, роликов 4. Смещение оси ротора относительно оси статора показывает величина, называемая эксцентриситетом е.

У регулируемых радиально-поршневых насосов ход поршня регулируется изменением эксцентриситета е (L = 2е, рисунок 1.2, в, г), а у аксиально-поршневых изменением угла β (L = Dtgβ) наклона диска (рисунок 1.3, а) или цилиндрового блока (рисунок 1.3, б). Роль распределительного устройства выполняет пустотелый вал с уплотнительной перемычкой, на которой помещен вращающийся ротор. Верхняя часть поршня прижимается к внутренней поверхности обоймы центробежными силами или давлением жидкости, подаваемой в цилиндры подпиточным насосом. Если эксцентриситет е < 0 или е > 0, то поршни, обкатываясь по обойме, совершают в цилиндрах возвратно-поступательное движение: двигаясь от центра вращения, производят всасывание, к центру — нагнетание. Если эксцентриситет е = 0, то подача жидкости отсутствует. Изменяя величину и знак эксцентриситета, можно менять подачу и направление потока жидкости.

Аксиально-поршневые гидромашины состоят из блока цилиндров 2, распределителя 1, поршней 3, толкателей 7, валов 5 и 6, упорной шайбы 4. Гидромашины с наклонной шайбой (рисунок 1.3, а) регулируемые, более подробно конструкции и принцип работы аксиально-поршневых гидромашин рассматриваются ниже.

Рисунок 1.3 – Аксиально-поршневые гидромашины:

а — с наклонной шайбой; б — с наклонным блоком; 1 — распределитель; 2 — блок цилиндров; 3 — поршень; 4 — упорная шайба; 5, 6 — вал; 7 — толкатель

Конструкция гидропривода ГСТ–90 и основные параметры,

Характеризующие его работу

Гидропривод ГСТ–90 (гидростатическая трансмиссия с рабочим объемом 90 см /об) применяется для передачи мощности от двигателя к ходовым колесам сельскохозяйственных машин с бесступенчатым регулированием скорости движения и силы тяги. ГСТ–90 широко применяются на различных мобильных машинах: комбайнах, погрузчиках, автогрейдерах, экскаваторах, катках, траншеекопателях, тракторах и т. д.

В странах СНГ разработан ряд машин, на которых предусматривается применение ГСТ–90, ГСТ–112 среди них: энергетическое средство свеклоуборочного комбайна КСН–6, зерноуборочный комбайн «Лида–1500», «Дон–1500», кормоуборочные и зерноуборочные комбайны производства Гомсельмаш и другие.

Таблица 1.1 — Техническая характеристика ГСТ–90

Применение ГСТ обеспечивает ряд существенных преимуществ:

– бесступенчатое регулирование реверсированием скорости движения и силы тяги во всем диапазоне передачи;

– широкие возможности по автоматизации управления с обеспечением оптимального режима работы;

– высокое быстродействие, низкая инерционность;

– низкая металлоемкость;

– широкая унификация гидравлического оборудования при простой компоновке на машинах.

Реализация данных преимуществ при эксплуатации машин с ГСТ–90 позволяет, по сравнению с машинами, оснащенными механическими приводами, повысить производительность машин, снизить расход топлива и т. п.

ГСТ–90 состоит из следующих основных узлов.

1. Регулируемый насос высокого давления (входное звено).

2. Нерегулируемый гидромотор (выходное звено).

3. Гидроаппаратура управления.

4. Вспомогательные устройства (фильтры, теплообменники, резервуары, трубы, шпонки и т. п.).