Гідравлічне керування. Фізичні основи, гідравлічні помпи, гідравлічні акумулятори, гідроприводи, гідравлічні клапани

1. Гідравлічне керування: фізичні основи, гідравлічні помпи, гідравлічні акумулятори, гідроприводи, гідравлічні клапани.

Приклад 1:
За допомогою гідравлічного
автомобільного підіймача
необхідно підняти вантаж
(створити зусилля) F2 =
65 кН (рис. 2). З якою
силою потрібно натискати
ногою на важіль
підіймача?

2.

Приклад 2: Поршень повинен висунутися з швидкістю
V=0,5м/с. Якою повинна бути площа поршня, якщо
інтенсивність протікання становить Q = 85 літрів/хв.
Приклад 3: В гідроциліндр подається рідина
під тиском p = 70
бар при інтенсивності протікання Q = 85 літрів/хв. Яку гідравлічну
потужність споживає гідроциліндр?

3.

Приклад 4:
За допомогою гідравлічного циліндра необхідно створити силу F
= 19,8 кН при швидкості поршня v = 0,5 м/с.
а) Якою має бути при цьому механічна потужність P
гідравлічного циліндра?
б) Який повинен бути тиск і об'ємна інтенсивність протікання Q за
умови, що механічна потужність дорівнює гідравлічній, тобто
втратами енергії на тертя можна нехтувати, а діаметр поршня
дорівнює d = 60 мм?

4.

Приклад 5:
Необхідно забезпечити максимальну інтенсивність протікання
Q=12 літрів/хв. Запобіжним клапаном налаштовано величину
тиску p = 100 бар. Якою повинна бути величина потужності,
яка підводиться до помпи Pвх, якщо її загальний коефіцієнт
корисної дії становить η = 80%?

5.

Приклади розрахунку акумулятора:
1. Дано: максимальний робочий тиск p2 = 100 бар
мінімальний робочий
тиск p1 = 45 бар
величина акумулятора V0 = 10 дм3
Знайти: корисний об'єм ΔV.
Розв’язок: 1.Визначення величини початкового тиску p
p0 = 90% p1
p0 = 0,9 • 45 бар = 40,5 бар
приймаємо p0 = 40 бар
2. Розрахунок ΔV
для ізотермічної зміни:
для адіабатичної зміни:
3. Визначення ΔV з характеристики “тиск – корисний об'єм” для 10
літрового акумулятора:
Результат :

6.

2. Дано: максимальний робочий тиск
p2 = 300 бар
мінімальний робочий тиск p1 = 150 бар
корисний об'єм ΔV = 3 дм3
Знайти: величину акумулятора V0
Розв’язок : 1. Визначення величини початкового тиску
p0 = 0,9 • p1 = 0,9 • 150 бар = 135 бар
приймаємо p0= 130 бар
2.Розрахунок V0:
для ізотермічної зміни:
для адіабатичної зміни:
Результат : для даного випадку вибираємо 10-літровий
акумулятор.
p0,

7.

Приклад 6:
Якою повинна бути активна площа поршня
гідроциліндра, якщо робочий тиск становить p
= 160 бар, а задана сила становить F = 30 кН ?
Розв’язок:

8.

Приклад 7: Щоб поршень гідроциліндра розвинув найвищу
швидкість, потрібна об'ємна інтенсивність протікання 100 літрів/хв.
Можемо вибрати розподільники на номінальне значення 15 або 24.
Який спад тиску буде на кожному з них?
Розв’язок :
З рис. 4 можна визначити, що для Q = 100 літрів/ хв на
розподільнику NG24 буде спад тиску Δр1 біля 0,35 бар, натомість на
розподільнику NG15 падіння Δp2 винесе біля 2,1 бар . Тобто при
застосуванні розподільника NG15, в порівнянні з NG24, втрати
енергії зростають вшестеро.

9.

Приклад 8: механізм руху подачі з
регулятором потоку
Схему гідравлічного механізму подачі
показано в системі вертикальної
конструкції (рис. 1). Окремі
компоненти системи мають
модульну конструкцію - їх з'єднано
без використання гідропроводів .
На діаграмі переміщень показано
процеси: швидкого переміщення
(перервна лінія ) і робочого руху
(неперервна лінія ). На діаграмі
„швидкість - час (шлях)" показано
зміни швидкості при переході з
швидкого переміщення до
робочого руху, які викликані дією
сигнальних елементів S1-S3.
Систему виконано за використання
первинного керування.
Підтримувальний клапан в
зливному каналі, при
навантаженні типу “зусилля , що
тягне”, не дозволяє на
стрибкоподібний рух (Stik-slip).
Регулятор протікання
приєднується або від'єднується за
допомогою розподільника,
керованого електричним способом
2/2.

10.

Приклад 9: Гідравлічний механізм
переміщення
Гідроциліндр в гідравлічному механізмі
подачі керується за допомогою
пропорційного розподільника.
Пропорційний розподільник повинен
забезпечити як неробоче (на
великій швидкості), так і робоче
переміщення в довільно вибраних
напрямах (рис. 1).
Диференціальний клапан робить
роботу гідроциліндра незалежною
від навантаження. Він виконує таке
ж завдання, як і регулятор
протікання.
Пропорційний розподільник керується
цифровим або аналоговим блоками.
Позначення з'єднань в усіх блоках
однакове (рис. 2).
Діаграма переміщення
Складання основних положень до
проекту системи керування
розпочинається від вибору діаграми
переміщення. Це є переміщення
штока гідроциліндра при швидких і
робочих рухах. Додатково
визначається положення кінцевих
вимикачів, які викликають зміну
швидкості.
Діаграма швидкості
На діаграмі швидкості показують
швидкість механізму подачі в функції
часу. Тут також визначаються
положення кінцевих вимикачів і
налаштування потенціометрів
рампи.

11.

12.

Приклад 10: Керування
подачею
Система керування подачею
повинна забезпечити
швидке переміщення
інструмента а потім обробку
деталі з заданою швидкістю
(рис. 1). Для виконання
швидкого переміщення
обидві помпи (10 і 11)
нагнітають гідравлічну рідину
до гідроциліндра. Поршень
висовується на великій
швидкості. Розподільник 2
перемикає на робочу
подачу. Відбувається
зростання тиску в каналі
помпи 10 і розподільник 8
відмикає помпу швидкого
переміщення 11. Регулятор
потоку 3 відпрацьовує
налаштування заданої
швидкості подачі.
Повернення поршня
відбувається на великій
швидкості.

13.

Приклад 11: Керування
маніпулятором
Маніпулятор служить для
укладання дерев'яних
палеток (рис. 2). Палетки
знімаються з конвеєра і
укладаються в трьох
місцях. Обертовий стіл
приводиться в рух
гідравлічним двигуном.
Плити піднімаються за
допомогою захоплювача,
який приводиться в рух
агрегатом з лінійним
рухом. Піднімання і
укладання повинно
відбуватися швидко і
плавно. Крім цього, для
отримання високої
точності позиціонування,
розподільники повинні
керуватися електричними
сигналами. Такі умови
може виконати тільки
система з пропорційними
клапанами.