Главная » 2017 » Январь » 14 » Гидролинии. Рабочие жидкости и их кондиционирование.
17:13
Гидролинии. Рабочие жидкости и их кондиционирование.
Гидролинии
Надежность объемных гидромашин и гидроприводов в значительной мере зависит от совершенства гидравлических коммуникаций, а также от качества жидкости и очистки ее в процессе работы. Гидролиниями называют устройства, предназначенные для прохождения рабочей жидкости в процессе работы гидропривода. В соответствии с выполняемыми функциями их разделяют на всасывающие — по которым рабочая жидкость движется к насосу; напорные — по которым рабочая жидкость под давлением движется от насоса к распределителю, гидродвигателю или гидроаккумулятору и сливные — по которым рабочая жидкость движется в гидробак. Кроме того, различают гидролинии управления, по которым рабочая жидкость движется к устройствам для управления, и дренажные, по которым отводятся утечки рабочей жидкости. Основным требованием к гидролипиям является обеспечение минимального гидравлического сопротивления и прочность конструкции. Для обеспечения минимального гидравлического сопротивления гидролинии и каналы следует выполнять по возможности максимального сечения с наименьшим числом местных сопротивлений. Гидравлическое сопротивление трубопроводов и арматуры рассчитывают по рекомендациям, приведенным в первой части. Для напорных гидролиний скорость течения жидкости рекомендуется выбирать в пределах 5 - 10 м/с и для всасывающих 1 - 2 м/с.
Рабочие жидкости и их кондиционирование
Жидкость гидропривода — его рабочий элемент, поэтому к ней предъявляются требования обеспечения прочности и долговечности. Она, как и всякий иной конструктивный элемент, подвержена механическому и химическому разрушению (деструкции), имеет ограниченный срок службы, причем последний во многом зависит от типа жидкости, условий и режима эксплуатации. Помимо этого жидкость служит смазывающим материалом (должна обеспечивать смазку механизмов гидропривода), а также охлаждающей средой. В гидроприводах машин, предназначенных для работы в стабильных температурных условиях, обычно применяют рабочие жидкости минерального происхождения с диапазоном вязкости при температуре 50 °С примерно 10—40 сСт, а именно: трансформаторное, веретенное АУ, индустриальное, турбинное и другие масла. Применение менее вязких жидкостей приводит к увеличению утечек, а более вязких — к увеличению гидравлических потерь. Для работы в условиях широкого температурного диапазона от 333 до 213 К (±60 °С) применяют специальные смеси минеральных масел, обеспечивающих вязкость в диапазоне температур от 320 до 220 К (±50 °С) в пределах от 10 до 1200 сСт. Этим требованиям отвечает масляная смесь АМГ-10. Для работы при температурах около 450—500 К (180—230 °С) применяют синтетические жидкости на кремнийорганической основе. Последние годы из-за увеличивающегося дефицита нефтепродуктов и стремления к использованию негорючих материалов все более широкое применение в гидросистемах находят водо-масляные эмульсии и синтетические негорючие жидкости на водяной основе. Используя такие материалы, надо учитывать их повышенную склонность к деструкции, коррозионную и кавитационную активность. Как правило, при этом следует снижать рабочие давления р и частоту вращения п гидромашин в 1,5—2 раза. Фильтрация рабочей жидкости. Чистота рабочей жидкости определяет надежность гидроприводов. Источниками загрязнения жидкости являются: остатки производства и ремонта гидромашин и аппаратуры (стружка, отделившиеся заусенцы); остатки при изготовлении и сборке гидролиний (окалина, брызги металла при сварочных работах); продукты изнашивания деталей; продукты старения уплотнений и деструкции жидкости; воздушная пыль.
Тонкость фильтрации определяется сроком службы и назначением гидропередачи. Для прецизионных следящих систем тонкость фильтрации должна составлять 1—3 мкм, для следящих систем с высоким сроком службы (гидроприводов летательных аппаратов) — 5 мкм, для наземных гидропередач с повышенным сроком службы — 10—15 мкм, для гидропередач с ограниченным сроком службы — 25 мкм. С увеличением длительно действующих в гидропередачах давлений (в настоящее время 25—30 МПа) требования к чистоте рабочих жидкостей повышаются. Фильтры на линиях гидросистем служат для выполнения следующих функций: очистка жидкости при заправке (заправочные фильтры), для чего часто используют центробежные очистители (см. ниже); очистка воздуха, соприкасающегося с жидкостью (воздушные фильтры гидробаков, см. поз. 4 на рис. 3.117, а); непрерывная очистка рабочей жидкости при работе гидропередачи (рабочие фильтры, вмонтированные в линии гидросистем). В последнем случае через фильтр пропускают обычно не менее 20—30 % полного потока жидкости. Фильтрующие элементы изготовляют из металлических сеток саржевого плетения, металлокерамики, специальной бумаги. Во избежание разрушения фильтрующих элементов тонкой очистки (поз. 1 на рис. 3.121) под действием возрастающего перепада давления при их постепенном засорении устанавливают предохранительный клапан 3, ограничивающий этот перепад. Кроме того предусматривают размещение сигнализатора, оповещающего о необходимости замены фильтра. Иногда для защиты системы от быстрого засорения за клапаном 3 устанавливают дополнительный фильтр — элемент 2 грубой очистки. Размещение рабочих фильтров. Схемы гидроприводов с разомкнутой и замкнутой циркуляцией жидкости показаны соответственно на рис. 3.91 и 3.92. Наиболее эффективной является установка рабочего фильтра на линии всасывания основного насоса 1 (см. рис. 3.91) или вспомогательного насоса 4 (см. рис. 3.92). При этом весь поток, поступающий в систему извне, очищается. Однако такие фильтры имеют большие размеры и требуют частой замены для обеспечения малого гидравлического сопротивления линий всасывания. Установка фильтров на основных напорных гидролиниях (за насосами 1 на рис. 3.91 и 3.92) позволяет эффективно очищать полный поток, но требует фильтров с тяжелыми корпусами, способными противостоять высокому давлению. Частичную фильтрацию потока в разомкнутой гидросистеме можно производить, устанавливая фильтр на линии слива, а в замкнутой, устанавливая его на линии нагнетания вспомогательного насоса 4 (см. рис. 3.92). При этом очищается только часть потока и насосы не защищены от загрязнений, поступающих в гидробак, но фильтры имеют малые размеры и массу. Поэтому способ фильтрации части потока наиболее распространен в гидропередачах самоходных машин.
Для улучшения очистки жидкости, циркулирующей в основных гидролиниях а и Ъ (см. рис. 3.92) замкнутых гидропередач при частичной фильтрации, получил распространение непрерывный отвод жидкости из них через золотниковый распределитель. Его устанавливают между линиями а и Ъ параллельно предохранительному клапану 3. Золотник смещается под действием высокого давления р.2 в сторону гидролинии низкого давления рх. При этом гидролиния низкого давления рг соединяется через подпорный клапан с баком, и в него поступает часть рабочей жидкости, возвращаемая в систему через фильтр вспомогательным насосом 4. Такой способ представляет ни что иное, как искусственное увеличение наружных утечек, но без ухудшения характеристик гидропередачи. Поток, отводимый на пути к баку, используется обычно для прокачки полостей корпусов насоса 1 и гидромотора 2 с целью их очистки от продуктов изнашивания и охлаждения. Центробежные очистители жидкости. В гидросистемах некоторых машин применяют центробежные очистители жидкости (центрифуги). Эти фильтры очищают жидкость от частиц загрязнителя с плотностью, превышающей плотность рабочей жидкости. Принципиальная схема центробежного очистителя представлена на рис 3.122. Жидкость, подлежащая очистке, подается через полую ось 1 под давлением 0,3—0,6 МПа во вращающийся ротор 2, в котором она приобретает угловую скорость, приближающуюся к скорости ротора. Частицы загрязнителя с плотностью, превышающей плотность жидкости, отбрасываются под действием центробежной силы к стенкам ротора и осаждаются на них. Охладители жидкости. Разность между мощностью, потребляемой насосом, и полезной мощностью гидродвигателей превращается в тепло и рабочая жидкость в процессе работы гидропривода нагревается. Это особенно относится к гидросистемам с дроссельным регулированием. Расходуемую мощность AN в гидросистеме можно определить как разность между мощностью насоса NH и полезной мощностью потребителей Nn AN = Na( 1-л), (3.103) где г] — полный КПД гидропривода. Рис. 3.122. Схема центробежного фильтра
В гидроприводах с насосами небольших мощностей (менее. 6 кВт) рабочая жидкость охлаждается обычно без применения специальных охладителей — путем теплового излучения и конвенционного переноса тепла окружающей средой. Однако при больших мощностях и длительных режимах работы гидросистемы необходимо при¬менять для обеспечения требуемых температурных условий охлаждающие устройства (теплообменные устройства или охладители).
Теплообменники устанавливают, как правило, на сливных линиях после гидродвигателей, переливных клапанов или на линиях отвода утечек из гидросистемы, так как в этих гидролиниях перед возвратом в бак жидкость имеет наибольшую температуру. Теплообменники должны поддерживать оптимальную температуру в основных рабочих органах гидропередачи. При высокой температуре вязкость жидкости снижается и утечки возрастают. Если температура мала, а вязкость жидкости соответствнпо велика, возрастают механические потери. При чрезмерном повышении температуры и снижении вязкости жидкости возникает переход к граничному трению в нагруженных парах и их быстрое изнашивание. Ускоряется при этом изнашивание уплотняющих резиновых элементов и деструкция жидкостей. Из рассмотренного видно, что максимальные КПД и долговечность гидропередачи можно получить при ее использовании в оптимальном интервале вязкости, соответствующем оптимальному интервалу температуры. Чаще всего оптимальные интервалы составляют: для вязкости VOUT — (0,16 - 0,25) 10~4 м2/с при температуре tom = = 60 -4- 40 °С. Минимально допустимая вязкость vm,-n = (0,04 -0,06) 10-4 м2/с при максимальной температуре Јmax = 90 80 °С. В указанных предельных условиях работы гидропередачи используют только кратковременно.
