книги / Элементы гидравлических систем и объёмного гидропривода

давления с обеспечением любой тонкости фильтрации. Они снабжаются подпорным клапаном и индикатором загрязненности.

Схема сливного фильтра представлена на рис. 87. Фильтр фланцем 3 крепится к крышке гидробака. В корпусе 4 выполнено входное A и выходное B резьбовые отверстия, а также монтируется грязесборник 6 и фильтроэлемент 5. В крышке 2 устанавливается индикатор загрязненности 1. Конструкция позволяет при снятии крышки извлечь фильтроэлемент вместе с грязесборником, что предотвращает возможность попадания загрязнений в бак.

Известно применение сдвоенных сливных фильтров, включенных параллельно. Это позволяет заменять фильтроэлементы без остановки гидропривода.

Заливные фильтры с сетчатым фильтроэлементом предназначены для предотвращения попадания в гидробак больших частиц при заполнении рабочей жидкостью.

201

Сапуны обеспечивают различную тонкость фильтрации, совпадающую с тонкостью фильтрации рабочей жидкости. В зависимости от требуемого класса чистоты сапуны могут комплектоваться разными заменяемыми элементами. Иногда заливочные фильтры и сапуны совмещают в одной конструкции (рис. 88). Воздушный фильтр 3 служит для очистки воздуха, проходящего в бак, а заливочная сетка 5 – для задержания загрязнений при заполнении бака. В крышку 2 помещается индикатор загрязненности 1. Конструкция крепится винтами 4 к отверстию в баке.

Условное обозначение фильтров показано на рис. 89 [21].

Рис. 88. Заливной фильтр с сапуном

Рис. 89. Условное обозначение фильтров: а – фильтр; б – с магнитным сепаратором; в – с индикатором загрязненности

202

В гидроприводах применяется метод фильтрации сепараторами, которые очищают жидкость от частиц загрязнителя с плотностью, превышающей плотность рабочей жидкости, под действием, например магнитных, центробежных или электростатических сил.

Магнитные сепараторы нашли наиболее широкое применение. Они улавливают мельчайшие ферромагнитные включения (до 5 мкм), содержащиеся в рабочей жидкости и оседающие на по-

люсах электромагнита или постоянного магнита. Магнитные сепараторы фильтруют только частицы, обладающие магнитными свойствами, требуют постоянной очистки, их эффективность резко снижается в условиях повышенных вибраций.

Работа центробежных сепараторов основана на действии центробежных сил. Жидкость, подлежащая очистке, пропускается через полую ось в полость принудительно вращающегося ротора, где грязевые частицы отбрасываются под действием центробежной силы и оседают на внутренней цилиндрической поверхности ротора. Тонкость фильтрации составляет 10...30 мкм. Центробежные сепараторы

хорошо очищают жидкость от частиц большой плотности, имеют малые гидравлические потери, но громоздки, потребляют на привод дополнительную энергию, склонны к пенообразованию.

Электростатические сепараторы применяются для тонкой очистки жидкости от мелких частиц. Принцип действия основан на взаимодействии электродов с заряженными частицами загрязнений диэлектрической жидкости. Частицы загрязнений любого происхождения и независимо от плотности оседают на электродах сепаратора. Для предотвращения контакта с электродами и удержания притянутых частиц электроды покрывают пористыми диэлектрическими керамическими пластинами.

Применение сепараторов с фильтрами обеспечивает повышение эффективности фильтрации рабочей жидкости с компенсацией недостатков обоих очистителей.

Теплообменники – устройства, предназначенные для обеспечения заданной температуры рабочей жидкости в гидросистеме.

203

Нагреватели жидкости применяются в гидроприводах, эксплуатируемых в условиях низких температур и в гидросхемах испытательных станций для получения кавитационных характеристик насосов. Нагреватель монтируют у дна гидробака и включают перед пуском гидросистемы.

В машиностроительных гидроприводах, как правило, требуется отвод тепловой энергии с использованием охладителей жидкости.

Охладители устанавливают в сливной гидролинии после гидродвигателей, переливных клапанов и других элементов, способствующих нагреву жидкости, отводимой в бак и имеющей максимальную температуру. Основным конструктивным элементом охладителя является радиатор, обтекаемый хладоагентом. Воздушный радиатор выполняется в виде змеевика с пластинами, обдуваемого воздухом

(рис. 90).

Рис. 90. Радиаторы с воздушным охлаждением

Ребра, вмонтированные в змеевик, служат для увеличения площади теплоотвода. Нагретая жидкость перемещается по змеевику, отдавая тепло трубе и ребрам, охлаждаемым потоком воздуха от вентилятора. Воздушные радиаторы применяются в составе гидроприводов, как для мобильных, так и для стационарных объектов.

В стационарных условиях для большей эффективности применяют радиаторы с водяным охлаждением (рис. 91). Змеевик или тру-

204

бы размещают в корпусе, через который пропускается хладоагент, отбирающий тепло у охлаждаемой жидкости, протекающей по змеевику или трубам. Для улучшения теплоотдачи движение воды и рабочей жидкости направлено навстречу.

Рис. 91. Радиаторы с водяным охлаждением

Условное обозначение теплообменных аппаратов [19] показано на рис. 92.

б – охладитель без указания линий подвода и отвода охлаждающей среды; в – охладитель с указанием линий подвода и отвода охлаждающей среды; г – охладитель и подогреватель

4.2. Гидробаки

Гидробаки служат для снабжения объемного гидропривода рабочей жидкостью, а также ее хранения, очистки, охлаждения и температурной компенсации изменения объема. Гидробаки проектируются согласно ГОСТ 16770–86 «Баки для объемных гидроприводов

205

и смазочных систем. Общие технические требования». Гидробаки не унифицированы, поэтому их конструкцию и форму выбирают в зависимости от компоновки на проектируемой машине. Наиболее технологичная и рациональная для улучшения теплоотдачи форма бака – параллелепипед. Объем бака регламентируется ГОСТ 12448–80 (CT СЭВ 524–87) «Гидроприводы объемные, пневмоприводы и смазочные системы. Номинальные вместимости».

Рабочая жидкость в гидробаке может находиться под атмосферным или избыточным давлением (открытого или закрытого типа).

Гидробак открытого типа (рис. 93, а) состоит из сварного стального корпуса 2 с толщиной листа 1...2 мм или литого чугунного корпуса, закрытого крышкой 3. На крышке монтируется заливной фильтр 7 и сапун 5, предназначенные для заливки рабочей жидкости, а также очистки воздуха, поступающего в гидробак, от механических загрязняющих частиц и сообщения объема над свободной поверхностью жидкости с атмосферой соответственно.

а б

Рис. 93. Схема гидробаков: а – открытого типа; б – закрытого типа с наддувом

Для слива рабочей жидкости из бака и удобства его промывки в самом низком месте корпуса предусматривается сливная пробка 1 с магнитным фильтром или кран. Дно бака имеет уклон 5...10° в сторону пробки для полного опорожнения.

Через крышку входят всасывающий 8 и сливной 4 трубопроводы, размещаемые в противоположных концах бака. Они разделяются

206

вертикальными перегородками 6 высотой, равной 2/3 высоты уровня рабочей жидкости при заполненном баке, что улучшает удаление из рабочей жидкости воздуха, осаждение осадка в сливной половине бака и повышает эффективность охлаждения. Всасывающий трубопровод располагается от дна бака на высоте, равной утроенному диаметру трубы, чтобы в гидросистему не попадали осевшие на дне загрязнения. Сливной трубопровод должен быть опущен ниже минимального уровня рабочей жидкости во избежание ее вспенивания и насыщения воздухом.

Контроль температуры осуществляется по смонтированному на баке термометру.

Максимальный и минимальный объем жидкости в баке контролируется по указателю уровня 9. Максимальный уровень рабочей жидкости в баке не должен превышать 0,8 его высоты.

Для улавливания ферромагнитных частиц в корпус может помещаться фильтр грубой очистки, изготовленный из магнитного материала. В некоторых случаях для доступа внутрь бака предусматривается люк, закрытый крышкой с уплотнением из маслостойкой резины.

Гидробак открытого типа имеет хорошие условия для естественного охлаждения и отстоя жидкости. Однако рабочая жидкость насыщается воздухом, быстрее окисляется кислородом, содержащимся в нем, и засоряется.

Открытый бак не полностью защищен от попадания загрязнений через сапун. Возможно образование конденсата из-за разности температуры окружающего воздуха и рабочей жидкости.

Исключить указанные недостатки, обеспечить работу гидропривода в условиях переменного внешнего давления, изолировать рабочую жидкости от окружающей среды, улучшить условия поступления рабочей жидкости в насос без кавитации позволяет применение закрытого гидробака с наддувом воздухом или инертным газом (азотом) под давлением 0,2...0,3 МПа (рис. 93, б). Избыточное давление

над свободной поверхностью жидкости обеспечивается подачей газа через штуцер 10 и предохранительным клапаном для газа. Контакт

207

с азотом не вызывает окисления рабочей жидкости, однако происходит более интенсивное растворение газа, находящегося под избыточным давлением. В гидроприводах прессового оборудования закрытые гидробаки применяют для заполнения рабочей жидкостью гидроцилиндров при холостом ходе поршня. Давление газа в баке при этом поддерживается равным 0,8...1,0 МПа.

Корпус бака, находящегося под избыточным давлением, герметичен и закрывается крышкой заливочного патрубка 11 после того, как через этот патрубок бак перед работой заполнится рабочей жидкостью. Через всасывающий трубопровод 8 рабочая жидкость поступает из бака на вход насоса, а из гидропривода возвращается в бак по сливному трубопроводу 4.

Гидробаки закрытого типа подвергаются гидравлическим испытаниям на прочность избыточным давлением.

Рис. 94. Условное обозначение гидробаков

На рис. 94, а–г показано условное обозначение гидробаков [21], находящихся под атмосферным давлением; на рис. 94, д, е – соответственно выше и ниже атмосферного давления; на рис. 94, б, в – со сливным трубопроводом соответственно выше и ниже уровня рабочей жидкости, а на рис. 94, г – со сливным трубопроводом ниже уровня рабочей жидкости с воздушным фильтром.

4.3. Уплотнения

Надежность машин, механизмов и агрегатов таких отраслей современной техники, как авиация, космонавтика, судостроение, автомобилестроение, станкостроение, химическое и нефтяное машино-

208

строение и др., значительно зависит от безотказной работы уплотнений. Любые отклонения от нормальной работы машины из-за отказа уплотнений приводят к большим потерям. Снижается качество продукции, возрастают материальные затраты, появляется угроза здоровью обслуживающего персонала и экологической безопасности.

Уплотнения – устройства, предназначенные для герметизации зазоров и сопрягаемых поверхностей. Уплотнительное устройство, состоящее из одной детали и более, предотвращает или уменьшает утечки и перетечки жидкости или газа.

Наиболее обширная область применения уплотнений в общем машиностроении – герметизация входных и выходных элементов машин. Уплотнения, с одной стороны, предупреждают утечку жидкости из корпуса машины, с другой – защищают внутренние полости от внешних воздействий – проникновения пыли, грязи и влаги извне. Особенно ответственную роль играют уплотнения в машинах и агрегатах с полостями, содержащими химически активные вещества или пищевые продукты.

В гидроприводах уплотнения применяют для отделения их внутреннего пространства от окружающей среды, для предохранения от вредного влияния рабочей жидкости или для разделения объемов, находящихся под разным давлением. Уплотнения позволяют исключить или существенно уменьшить утечки рабочей жидкости в неподвижных соединениях и через зазоры между перемещающимися деталями. При использовании уплотнений не допускаются утечки наружу, а внутренние утечки обычно ограничиваются для уменьшения потерь мощности и стабилизации работы гидропривода, особенно при малых скоростях выходного элемента гидродвигателя.

Качество уплотнений во многом определяет надежность и ресурс механизмов и машин. Увеличение мощности машин, скоростей, давлений, химической активности рабочих жидкостей, ужесточение требований к качеству изделий усложняют конструкцию уплотнений

ипредъявляют к ним повышенные требования. Надежные уплотнения очень важны с позиций общего КПД гидравлических приводов

иих элементов, гидрофицированного оборудования, защиты тру-

209

щихся пар от загрязнений, уменьшения расхода смазочного материала и загрязнения окружающей среды.

Уплотнения должны быть непроницаемы для рабочей жидкости или газа, иметь невысокий коэффициент трения по металлу, обеспечивать износостойкость уплотняемых поверхностей и собственную износостойкость, быть надежными и долговечными, доступными в обслуживании.

Выбор типа уплотнения зависит от применяемой рабочей жидкости, давления, интервала ее температур в процессе работы, определяется зазором между сопрягаемыми поверхностями, их геометрией, характером и относительной скоростью перемещения.

По принципу действия уплотнения бывают контактными, создающими герметизацию за счет плотного прилегания уплотняющих деталей к соответствующим сопряженным поверхностям, и бесконтактными, при работе которых имеются зазоры в соединениях. Бесконтактное уплотнение может быть достигнуто без применения особых уплотняющих устройств за счет высокой точности, чистоты и малых зазоров (торцовые распределители, золотниковые пары, корпуса). Контактные уплотнения (сальники, прокладки, уплотнительные кольца, манжеты) можно разделить на две группы. К первой группе относятся уплотнения, в которых контактное давление, необходимое для герметизации, достигается предварительным сжатием материала уплотнения. Вторую группу составляют уплотнения, в которых предварительное начальное давление увеличивается под давлением жидкости.

Обычно все применяемые в системах гидропривода уплотнения подразделяются по назначению на две группы. В первую группу входят уплотнения неподвижных соединений – крышки, фланцы, трубопроводы, втулки в корпусе. Вторую группу составляют уплотнения подвижных поверхностей при относительном возвратно-поступа- тельном их перемещении (гидроцилиндры, направляющие гидрораспределители) и уплотнения подвижных поверхностей при относительном вращательном их перемещении (валы гидромашин).

210