Ремонт строительных машин. Сборка узлов гидравлических и пневматических приводов

     
Ремонт строительных машин

Сборка узлов гидравлических и пневматических приводов

     
Основные понятия гидравлики

Гидравлика - это наука, изучающая законы равновесия и движения жидкостей. Гидравлика состоит из двух основных разделов: гидростатики и гидродинамики.

Гидростатика изучает законы равновесия жидкостей и их действие на ограничивающие стенки, а гидродинамика - законы движения жидкостей. Гидравлика является основой для техники гидропривода, включающей в себя насосы, гидродвигатели, гидроаппаратуру и вспомогательные гидроустройства. Рабочая жидкость является энергоносителем, а также смазывающей и антикоррозионной средой.

Виды жидкостей. Жидкостью называют физическое тело, обладающее свойствами текучести. Жидкость не имеет собственной формы, а принимает форму сосуда, который она занимает. Жидкости подразделяют на капельные и газообразные.

Капельные жидкости сопротивляются сжатию (почти не сжимаются), имеют незначительную силу трения между частицами. К капельным жидкостям относятся вода, масло, керосин, бензин, ртуть, спирт и др.

Газообразные жидкости (газы) обладают большой сжимаемостью, их свойства зависят от температуры и давления. Процессы сжатия и расширения газов подчиняются известным законам физики Бойля-Мариотта и Гей-Люссака для идеальных газов. Для удобства расчетов в гидравлике введены понятия: идеальные и реальные жидкости.

Под идеальной жидкостью подразумевают условную жидкость, которая обладает абсолютной несжимаемостью, абсолютной подвижностью частиц, а также отсутствием сил сцепления между ними.

В зависимости от назначения различают следующие рабочие жидкости:

смазочные материалы для смазывания оборудования станков;

смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ), применяемые в процессе обработки резанием;

жидкости для гидроприводов станков.

В гидроприводах в качестве рабочей жидкости, передающей давление и скорость силовому органу, применяют однородные жидкости, например минеральные масла нефтяного происхождения различных марок.

Рабочая жидкость является рабочим телом гидропривода и может рассматриваться как его элемент. Одновременно она выполняет функции смазочного и охлаждающего агента, а также защищает детали коррозии, т.е. обеспечивает работоспособность и надежность узлов гидропривода.

Требования к рабочим жидкостям гидросистем. Рабочие жидкости должны иметь хорошие смазывающие свойства, минимальную зависимость вязкости от температуры в требуемом диапазоне температур, высокую воспламеняемость, малую сжимаемость, малую склонность к вспениванию, большой срок службы, нейтральность к применяемым материалам, в частности к резиновым уплотнителям, малую способность к растворению воздуха, малый коэффициент теплового расширения. Жидкость и продукты ее разложения не должны быть токсичными. Важными параметрами жидкости являются температуры застывания и замерзания. Однородность масел контролируют по температуре вспышки. Чем она выше, тем масло однороднее. Температуру замерзания характеризует содержание в масле влаги; чем ниже эта температура, тем меньше влаги в масле. Нагретое до большой температуры масло, соприкасаясь с атмосферным воздухом, образует окислы и начинает разлагаться. Допустимая температура нагрева масла должна быть не более 65 °С.

В гидроприводах станков применяют минеральные масла, имеющие условную вязкость (по вискозиметру Энглера) 2...6 °Е. В приводах поступательного движения, работающих при малых и средних давлениях (=2...3 МПа), а также при больших скоростях силового органа (=8 м/мин), применяют масла индустриальные И-12А и И-20А (ГОСТ 20799-75) с условной вязкостью соответственно 1,86...2,25 °Е и 2,60...3,31 °Е и кинематической вязкостью 10...14 сСт и 17...23 сСт. В приводах вращательного движения обычно применяют масла большей условной вязкости - 3...5,5 °Е, что соответствует индустриальному маслу И-20А, турбинному Т22 (ГОСТ 9972-74) и индустриальным маслам И-30А и И-40А с кинематической вязкостью соответственно 17...23; 20...23; 27...33 и 38...52 сСт.

Основные свойства жидкостей - вязкость, молекулярное давление, смачиваемость и поверхностное натяжение - являются следствием действия поверхностных и объемных силовых полей.

Для масел, используемых в гидросхемах станков с ЧПУ, относительное изменение объема жидкости при давлении от 0 до 10 МПа составляет приблизительно от 0 до 0,8% и зависит от температуры жидкости и наличия в ней воздуха. Иногда такими изменениями можно пренебречь, если сжимаемость не определяет качества работы гидропривода. Но в быстродействующих гидроприводах подач станков с ЧПУ вследствие изменения этого свойства жидкости ухудшается динамическая характеристика станка.

Назначение, применение и устройство гидропривода

Гидропривод представляет собой совокупность источника энергии и устройств для ее преобразования и транспортирования посредством жидкости к приводимой машине. Он находит широкое применение в металлорежущих станках в качестве привода главного движения и привода подач, а также используется в устройствах торможения, для закрепления заготовок в приспособлениях и др.

Гидропривод состоит из двух основных частей - насоса, подающего жидкость в гидросистему и обеспечивающего необходимое давление этой жидкости, и двигателя, с помощью которого осуществляются необходимые перемещения рабочих органов станка. Жидкость в системе циркулирует по трубопроводам, соединяющим различные элементы гидропривода.

По конструктивному исполнению различают гидравлические системы с открытым и закрытым потоком циркулирующей жидкости (масла), т.е. системы открытого и закрытого типа. В гидросистеме открытого типа масло, выполнив необходимую работу, поступает в резервуар, откуда насос вновь подает его в гидросистему, цикл работы повторяется, масло опять сливается в резервуар и т.д. Такая конструкция значительно проще, чем конструкция закрытого типа, и обеспечивает лучшее охлаждение рабочей жидкости.

     
Рис.1. Условные графические изображения элементов гидравлических систем:

     
а - бак под атмосферным давлением; б - насос постоянной подачи с постоянным направлением потока; в - цилиндр одностороннего действия с возвратом штока пружиной; г - цилиндр двустороннего действия с односторонним штоком; д - цилиндр двустороннего действия с двусторонним штоком; е - цилиндр дифференциальный; ж - цилиндры двустороннего действия с подводом жидкости через шток; з - дроссель; и - клапан обратный; к - клапан предохранительный; л - клапан предохранительный с переливным золотником

Для монтажа гидравлическую систему изображают в виде гидравлических схем, на которых условными графическими обозначениями показаны ее элементы (рис.1).