Делители и сумматоры потока

Делители предназначены для поддержания заданного соотношения расходов рабочей жидкости в нескольких параллельных потоках при их разделении. Чаще всего возникает необходимость разделить расход жидкости, поступающий к двум гидродвигателям, на две равные части. Например, от одного насоса осуществляется подвод жидкости к гидромоторам, приводящим в движение роторы активных рабочих органов сельскохозяйственных машин. В этом случае, для того чтобы роторы вращались с одинаковой угловой скоростью, необходимо, чтобы в каждый гидромотор независимо от нагрузки поступал одинаковый расход рабочей жидкости. Аналогичная задача может возникнуть при подаче жидкости в два гидроцилиндра.

Существуют шестеренчатые и клапанные делители потока. На рисунке 6.9 приведена одна из возможных схем подключения клапанного делителя потока к гидроцилиндрам.

Рисунок 6.9 — Клапан соотношения расходов

Одним из недостатков рассмотренного клапана является необходимость изготовления его элементов с очень высокой точностью.

Шестеренчатые делители потока (рисунок 6.10) представляют собой несколько шестеренчатых универсальных гидромашин (секций) 1 и 2, ведущие роторы 3 и 4 которых связаны между собой жесткой кинематической связью при помощи соединительных валов 5.

Рисунок 6.10 — Шестеренчатый делитель потока:

1, 2 — корпус; 3, 4, 6, 7 — шестерни: 5 — соединительный вал;

8 — общая магистраль; 9, 10 — разделительные магистрали

При работе гидравлический насос подает рабочую жидкость под давлением в нагнетательный канал 8 делителя потока, шестерни под давлением масла вращаются пропуская через секцию делителя определенное количество масла, зависящие от геометрических параметров секции 1, 2, но так как две секции связаны жесткой связью 5, то шестерни 3, 4 в двух секциях вращаются с одинаковой скоростью, тем самым пропуская одинаковое количество масла, и жидкости, разделившись на два равных потока 9, 10 масло поступает к работающим гидродвигателям.

В шестеренчатых делителях соблюдается следующее соотношение между входной и выходной мощностями:

Q_н р_н η_м = Q₁ р₁ + Q₂ р_2,                              (6.14)

где η_м — механический КПД делителя;

Q_н , Q₁, Q₂ — расход жидкости от насоса, первой и второй секций делителя соответственно; 

р_н, р₁, р₂ — давление жидкости, создаваемое насосом и соответственно, в первой и второй секциях.

Следовательно, исходя из формулы 6.14 можно сделать вывод, что применение делителей потока позволяет перераспределить мощность от менее нагруженной к более нагруженной секции. Шестеренчатые делители потока имеют незначительные потери по сравнению с клапанными и могут быть изготовлены из различного количества секций с различными объемами.

Иногда в схемах гидропривода необходимо поддерживать заданное соотношение расходов рабочей жидкости в нескольких параллельных; потоках при их слиянии. Эту роль выполняют сумматоры потока.

Исследование характеристик и параметров

Гидравлических клапанов

Порядок выполнения исследований:

– изучить устройство и принцип работы установки;

– включить электродвигатель установки;

– проверить производительность насоса;

– установить частоту вращения насоса до номинальных оборотов;

– произвести измерение давления срабатывания клапана в 1-ом положении регулировочного винта;

– изменить регулировочным винтом жесткость пружины, клапана и измерить давление срабатывания клапана в положении 2 и 3;

– данные занести в таблицу 1;

– рассчитать по формуле 6.1 расход жидкости через клапан Q_кл;

– построить, зависимость давления срабатывания предохранительного клапана р_кл от жесткости пружины с клапана (жесткость пружины измерена на специальном стенде).

Таблица 6.1 — Результаты исследования гидравлических клапанов

ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ

Лабораторная работа № 7

«Изучение конструкций и исследование характеристик
гидромуфт, гидротрансформаторов и гсом»

Цель:приобрести знания по устройству и навыки по эксплуатации гидродинамических передач.

Задание:

1) изучить конструкцию и принцип работы гидромуфт и гидротрансформаторов;

2) изучить конструкцию гидравлической системы отбора мощности.

Гидродинамические передачи

В гидродинамических передачах (муфтах и гидротрансформаторах) крутящий момент от двигателя на вал трансмиссии передается тремя способами: за счет изменения момента количества движения при циркуляции жидкости из насосного колеса в турбинное; за счет трения жидкости, находящейся между ведомой и ведущей частями; путем механического трения.

Гидромуфта (рисунок 7.1, а) состоит из двух или нескольких лопастных колес, расположенных в непосредственной близости и образующих общую рабочую полость. Одно из колес — насосное 1 (ведущее), другое — турбинное 2 (ведомое). Насосное колесо связано с двигателем, а турбинное с трансмиссией машины. Принцип действия заключается в преобразовании гидравлической энергии: при вращении насосного колеса жидкость нагнетается по лопастям к его периферии, а затем поступает на лопасти турбинного колеса, где кинетическая энергия жидкости преобразуется в механическую энергию выходного звена

Гидротрансформатор по сравнению с гидромуфтой имеет дополнительно неподвижное лопастное колесо — реактора 3 (рисунок 7.1, б) для преобразования крутящегося момента по направлению.

Рисунок 7.1 — Гидродинамические передачи:

а — гидромуфта; б — гидротрансформатор; 1 — насосное колесо;

2 — турбинное колесо; 3 — реактор

К преимуществам гидродинамических передач относятся:

– плавное включение и остановка;

– независимое вращение ведомого и ведущего валов;

– отсутствие трущихся пар и износа;

– бесшумность;

– возможность автоматического управления;

– высокий КПД (0,96...0,98).

Пример конструктивного исполнения гидромуфты показан на рисунке 7.2. Турбинное колесо 1 установлено на ступице 7. Насосное колесо 3 герметизировано с корпусом 4 и камерой 5, в которой установлен подпиточный клапан. Для отвода жидкости используются радиальные каналы 8.

Различают гидромуфты с регулируемым наполнением (с черпаковой трубкой и жиклерные) и замкнутые.

Рисунок 7.2 — Гидромуфта:

1 — турбинное колесо; 2 — корпус; 3 — насосное колесо; 4 — корпус; 5 — камера; 6 — пружина; 7 — ступица; 6 — канал

Расход потока жидкости при скорости w определяется выражением:

.                                  (7.1)

Передаваемая мощность:

,                           (7.2)

где К — число ступеней.

Общий КПД зависит от относительных потерь в каждой ступени:

.                                       (7.3)

Коэффициент полезного действия гидротрансформатора на тяговом режиме:

.                               (7.4)

Коэффициент полезного действия нерегулируемой гидромуфты:

.                                         (7.5)

На рисунке 7.3 приведен общий вид гидротрансформатор. Гидротрансформатор смонтирован в корпусе 7 с крышкой 9. Насосное колесо 6 приводится в действие валом 1, установленным в шарикоподшипниках 2 и 10. Осевое турбинное колесо 5 смонтировано с выходным валом 13, имеющим приводной шкив 14. Вал 13 установлен в подшипниках 11 и 3. Реактор 4 выполнен неподвижным. Между насосным и турбинным колесами имеется механизм свободного хода. Подпиточный насос установлен на двигателе, рабочая жидкость поступает к предохранительному клапану с переливным золотником, к распределителю и насосу-колесу.

Отводится рабочая жидкость через кольцевые щели между стаканом реактора, насосным колесом и выходным валом.

При анализе параметров гидродинамических передач строят характеристики зависимости коэффициента передаваемого момента от передаточного отношения при различных углах установки лопастей и числе радиальных лопастей.

Рисунок 7.3 — Гидротрансформатор:

1 — вал; 2, 3, 10, 11 — подлинники; 4 — реактор; 5 — турбинное колесо; 6 — насосное колесо; 7, 12 — корпус; 8 — втулка; 9 — крышка;

13 — выходной вал; 14 — шкив