Основы гидроавтоматики. ООО "Гидроконсалт"

1. Основы гидроавтоматики

ООО "Гидроконсалт"
Основы гидроавтоматики
Раздаточный
материал
к консультационному
семинару
"Основы
функционирования
систем
гидроавтоматики"
Санкт-Петербург
18 – 22 июня 2012 г

2. Комплект технической документации необходимый для эксплуатации гидросистемы

ООО "Гидроконсалт"
Комплект технической документации необходимый
для эксплуатации гидросистемы
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
2014
Описание работы машины
Гидравлическая схема принципиальная (Г3 по ЕСКД)
Электрическая схема принципиальная (Э3 по ЕСКД)
Схема гидравлических соединений (Г4 по ЕСКД) либо сборочный чертеж со
спецификацией трубопроводов и их соединений
Схема электрических соединений (Э4 по ЕСКД)
Схема расположений с обозначенными гидроэлементами и трубопроводами
Диаграмма «Перемещение – Шаг»
Диаграмма состояния входных и выходных сигналов датчиков обратной связи и
электромагнитов распределителей
Спецификация гидроэлементов
Паспорта гидроэлементов
Ведомость ЗИП
Инструкция по эксплуатации включающая руководство по монтажу наладке и
обслуживанию, перечень возможных неисправностей и методов их устранения.
Инструкция по диагностике
Инструкция для оператора
Журнал обслуживания гидросистемы
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
2

3. Стандартные параметры систем гидроавтоматики

2014
ООО "Гидроконсалт"
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
3

4. Основные уравнения движения жидкости

ООО "Гидроконсалт"
Основные уравнения движения жидкости
Уравнение сохранения энергии
при течении жидкости под
давлением в закрытом канале
Уравнение неразрывности
потока жидкости
Уравнение описывающее
истечение жидкости через
отверстие площадью S при
перепаде давления Dp
2014
2
V1
p2
V22
1
2
Dh const
2
2
p1
Qi Vi Si const
Q S
2 Dp
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
4

5. Потери в трубопроводах гидросистемы

ООО "Гидроконсалт"
Потери в трубопроводах гидросистемы
Примерная граница перехода ламинарного режима течения жидкости в
турбулентный оценивается с помощью критерия Рейнольдса:
V d
2300
1600
Потери на трение:
ReKP
DpTP
для труб
для РВД
L v2 Ж
2d
Коэффициент потерь давления по длине трубопровода для ламинарного
режима течения:
64
Re
для труб
80
Re
для РВД
Коэффициент потерь давления по длине трубопровода для
турбулентного режима течения:
2014
0 ,316
для труб
0 ,25
(Re)
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
5

6. Вязкость рабочей жидкости. Классы вязкости

ООО "Гидроконсалт"
Вязкость рабочей жидкости. Классы вязкости
Вязкость - свойство жидкости оказывать сопротивление
относительному движению (сдвигу) частиц жидкости.
Наиболее употребляемыми единицами вязкости являются:
- стокс (1 Ст = 10-4 м2/с) или сантистокс (1 сСт = 10-6 м2/с),
- в Великобритании - секунды Редвуда (RS), в Европе - градусы Энглера (°Е)
- в США - универсальные секунды Сэйболта (SUS).
Соотношение различных единиц вязкости при одной температуре: 5 сСт = 42 SUS = 1,4 °E = 39 RS.
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
6

7. Классификация промышленных масел по ISO и SAE. Свойства масел. Плотность, вязкость.

ООО "Гидроконсалт"
Классификация промышленных масел по ISO и SAE.
Свойства масел. Плотность, вязкость.
Вязкость
ISO класс
Эквивалентный
класс по
SAE
Кинематическая
Сантистоксы
(1
сантистокс=1мм2*с)
Плотность
Динамическая
10-6 Рейны
(фунт*сек /дюйм2)
40 oC
100 oC
104 oF
(40oС)
212 oF (100oC)
кг/м3
фунт/дюйм3
32
10W
32
5.4
4
0.6
857
0.0310
46
20
46
6.8
5.7
0.8
861
0.0311
68
20W
68
8.7
8.5
1.1
865
0.0313
100
30
100
11.4
12.6
1.4
869
0.0314
150
40
150
15
19
1.8
872
0.0315
220Один
пуаз
жидкости,
сопротивление
в1
50равен вязкости
220
19.4 оказывающей
27.7
2.4
875 силой0.0316
дину взаимному перемещению двух слоев жидкости площадью 1 см², находящихся на
расстоянии 1 см друг от друга и взаимно перемещающихся с относительной скоростью
1 см/с. (Вода при температуре 25 °C имеет вязкость 0,008937 Пуаз)
1 Пуаз =0,1 Н*с / м² = 0,1 Па*с
1 Рейн = 6894,76 Па*с
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
7

8. Зависимость вязкости масла от температуры

ООО "Гидроконсалт"
Зависимость вязкости масла от температуры
Вязкость жидкости с повышением
температуры уменьшается.
Для жидкостей, применяемых в
гидросистемах указанное изменение
можно примерно описать
формулой:
50
t 50 0
t
n
n – показатель степени,
изменяющийся в пределах
от 1,3 до 3,5
n = lg( 50)+2.7
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
8

9. Механизмы управления регулируемых насосов. Регулятор по давлению (DR…)

ООО "Гидроконсалт"
Механизмы управления регулируемых насосов.
Регулятор по давлению (DR…)
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
9

10. Механизмы управления регулируемых насосов. Регулятор по расходу (подаче) (FR)

ООО "Гидроконсалт"
Механизмы управления регулируемых насосов.
Регулятор по расходу (подаче) (FR)
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
10

11. Регулируемый насос с электронным управлением

ООО "Гидроконсалт"
Регулируемый насос с электронным управлением
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
11

12. Выбор насоса по рабочим характеристикам

ООО "Гидроконсалт"
Выбор насоса по рабочим характеристикам
q
1000 Q
n об
[см3/об]
q n об
[л/мин]
1000
p Q
[кВт]
N
60
1.59
p q
M
[Нм]
1000 2 гм
Q
Q – подача насоса, л/мин;
q – рабочий объём насоса, см3/об;
n – частота вращения вала насоса, об/мин;
N – мощность, кВт;
p – давление на выходе из насоса, МПа
M – крутящий момент, приложенный
к валу насоса, Нм;
об гм
общий..( 0 ,8... 0 ,85 )
об объёмный..( 0 ,9... 0 ,95 )
гм гидромеханический..( 0 ,9... 0 ,95 )
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
12

13. Типы крепления гидроцилиндров

ООО "Гидроконсалт"
Типы крепления гидроцилиндров
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
13

14. Проектировочный расчет гидроцилиндра

ООО "Гидроконсалт"
Проектировочный расчет гидроцилиндра
D
4F1
[мм]
p гм
d
0 ,4... 0 ,8
D
D2
Sп
0 ,01 [см2]
4
d2
Sш
0 ,01 [см2]
4
p D2
F1
гм 0 ,001 [кН]
4
p ( D2 d 2 )
F2
гм 0 ,001 [кН]
4
Q
V об [м/с]
Si 6
2014
D – диаметр поршня, мм;
d – диаметр штока, мм;
Sп – площадь поршня, см2;
Sш – площадь штока;
p – рабочее давление, МПа;
F1 – усилие при выдвижении штока, кН;
F2 – усилие при втягивании штока, кН;
V – скорость движения поршня, м/с;
Q – подача насоса, л/мин;
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
14

15. Устойчивость гидроцилиндров

ООО "Гидроконсалт"
Устойчивость гидроцилиндров
Расчет по Эйлеру
Расчет по Тетмайеру
E = 2,1 x 105 модуль упругости в Н/мм2 (для стали)
I = момент инерции площадей в мм4
ν = 3,5 коэффициент запаса прочности
LK = свободная длина при продольном изгибе в мм
d = диаметр штока в мм
4 Lk
d
g
- коэффициент удлинения
E
0.8
– предел упругости материала штока
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
15

16. Номограмма для приблизительного расчета параметров гидроцилиндра

ООО "Гидроконсалт"
Номограмма для приблизительного расчета
параметров гидроцилиндра
Расчет наибольшего хода с учетом
типа крепления гидроцилиндра (La)
La Lm K
Крепление
Корпус закреплен, шарнир на штоке
К
– 0,8
Корпус закреплен, шток в направляющих – 1,0
Передний фланец, шарнир на штоке
-- 0,8
Передний фланец, шток в направляющих – 1,0
Задний фланец, шарнир на штоке
-- 0,4
Задний фланец, шток в направляющих
-- 0,8
Шарнирное крепление штока и корпуса
-- 0,3
Корпус в цапфах, шток - шарнирно
– 0,3
Корпус в цапфах, шток – в направляющих – 0,8
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
16

17. Приблизительный расчет штока гидроцилиндра

ООО "Гидроконсалт"
Расчетная длина хода гидроцилиндра, мм
Приблизительный расчет штока гидроцилиндра
LÈÄ H FC
Расчетная длина хода гидроцилиндра
Диаметр штока, мм
(D = 12 …140)
Усилие гидроцилиндра (толкающее), кН
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
17

18. Поправочный коэффициент для расчета диаметра штока ( FC )

ООО "Гидроконсалт"
Поправочный коэффициент для расчета
диаметра штока ( FC )
0.5
0.7
1.0
1.0
1.5
2.0
2.0
4.0
4.0
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
18

19. К.п.д. гидромашин (для предварительных расчетов)

ООО "Гидроконсалт"
К.п.д. гидромашин
(для предварительных расчетов)
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
19

20. Выбор насоса и электродвигателя

ООО "Гидроконсалт"
Выбор насоса и электродвигателя
Предварительно следует определиться с величиной рабочего давления:
Р = 5,0 … 35,0 МПа.
Частота вращения вала приводного электродвигателя:
n = 750, 1000, 1500, 3000 об/мин
Q V S
d2
V
4
Q q n O ...( O 0.9)
q расч
Применение формул:
Q
q
n O
p Q
p Q
N расч
600 500
p q
M
2 M
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
20

21. Пропускная способность распределителей

ООО "Гидроконсалт"
Пропускная способность распределителей
(NG4)
(NG6)
(NG10)
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
21

22. Потери давления в гидрораспределителях

ООО "Гидроконсалт"
Потери давления в гидрораспределителях
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
22

23. Управление при помощи гидроклапанов последовательности

ООО "Гидроконсалт"
Управление при помощи гидроклапанов
последовательности
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
23

24. Схемы включения предохранительного клапана тормозной клапан

ООО "Гидроконсалт"
Схемы включения предохранительного клапана
тормозной клапан
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
24

25. Дроссель: расход и потери давления

ООО "Гидроконсалт"
Дроссель: расход и потери давления
Расход через дроссель
Q
d2
4
2 Dp
л/мин
Применение формул:
Потери давления на дросселе
Dp p2 p1
4Q
2 d
2
d – диаметр отверстия;
– плотность рабочей среды;
= 0,78 – коэффициент расхода
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
25

26. Потери давления в трубопроводах

ООО "Гидроконсалт"
Потери давления в трубопроводах
Допустимые скорости течения в трубопроводах:
- напорный –
- возвратный (сливной) –
- всасывающий –
2 … 5 м/с;
1,5 … 2,5 м/с;
0,6 … 1 м/с
Применение формул:
Re
V d
2300
64
Re
l V
Dp
d
2
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
26

27. Основные характеристики ГПА

ООО "Гидроконсалт"
Основные характеристики ГПА
Балонные
Мембранные
Поршневые
р0 = давление зарядки азотом
р1 = наименьшее рабочее давление
р1 = наибольшее рабочее давление
V0 = эффективный объём газовой полости
V1 = объём газа при давлении р1
V2 = объём газа при давлении р2
DV = объём вытесняемой жидкости
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
27

28. Предварительный расчет гидропневмоаккумулятора

ООО "Гидроконсалт"
Предварительный расчет гидропневмоаккумулятора
k=1.4 – показатель адиабаты;
DV – вытесняемый объём жидкости;
V0 – объём гидроаккумулятора;
p0 – давление зарядки азотом;
p1 – минимально допустимое
давление жидкости;
p2 – наибольшее давление жидкости
в системе;
p0 ≤ 0.9* p1;
DV = Q*t
В дальнейшем необходимо скорректировать
объём с учетом поправочных коэффициентов,
приводимых в каталогах фирм-изготовителей.
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
28

29. Фильтрация в гидросистемах

ООО "Гидроконсалт"
Фильтрация в гидросистемах
1.
Возвратный фильтр (фильтрация
на сливе)
2.
Фильтр-сапун
3.
Всасывающий фильтр
4.
Насос вспомогательной
фильтрующей системмы
5.
Теплообменник
6.
Основной насос
7.
Фильтр высокого давления
8.
Фильтр вспомогательной
фильтрующей системы
9.
Реле давления (вакуума)
Гидросистема
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
29

30. Классы чистоты жидкостей по ГОСТ 17216-2001

ООО "Гидроконсалт"
Классы чистоты жидкостей по ГОСТ 17216-2001
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
30

31. Коды чистоты масла по ISO 4406

ООО "Гидроконсалт"
Коды чистоты масла по ISO 4406
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
31

32. Тонкость фильтрации и области применения

ООО "Гидроконсалт"
Тонкость фильтрации и области применения
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
32

33. Рекомендации в отношении качества очистки рабочей жидкости при фильтрации основного потока.

ООО "Гидроконсалт"
Рекомендации в отношении качества очистки
рабочей жидкости при фильтрации основного
потока.
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
33

34. Чистота рабочей жидкости. Рекомендации по выбору фильтров

ООО "Гидроконсалт"
Чистота рабочей жидкости.
Рекомендации по выбору фильтров
ГОСТ 17216-71 "Промышленная чистота. Классы чистоты жидкостей"
устанавливает 19 классов чистоты рабочих жидкостей.
Практически чистота рабочей жидкости гидросистем находится в
пределах 6..14 классов
Номинальная тонкость фильтрации (ГОСТ 14066-68) – минимальный
размер частиц, задерживаемый фильтром, число которых составляет не менее
90% от числа частиц того же размера, находящихся в не фильтрованной жидкости
( = 90%).
Абсолютная тонкость фильтрации определяется размером наиболее крупной
частицы, которая еще может пройти через фильтр ( = 100%).
ГОСТ 14066-88 устанавливает следующий ряд значений номинальной
тонкости фильтрации, мкм: 5, 10, 16, 25, 40, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250.
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
34

35. Рекомендации по выбору воздушного теплообменника (по методике фирмы AKG Thermotechnik International GmbH&Co.KG)

ООО "Гидроконсалт"
Рекомендации по выбору воздушного теплообменника
(по методике фирмы AKG Thermotechnik International GmbH&Co.KG)
1
Определение исходных данных для расчета:
NT – отводимая тепловая мощность;
Q - поток масла через теплообменник;
Т1 – температура масла на входе в
теплообменник;
Т2 – температура охлаждающего воздуха
кВт
л/мин
0С
0С
2
Определение коэффициента теплоотвода КТ
кВт / 0С
3
Выбор теплообменника по графикам
каталога и вычисление реальной отводимой
мощности
кВт
4
Определение потерь давления на
теплообменнике и падения температуры
масла по графикам каталога и формуле:
ΔT 33
5
KT
N
12
0.3
DT 70 30
0,32
0С
ΔT 33
N
Q
Корректировка потерь давления в
зависимости от вязкости масла
12.8
8.4
50
30 сСт
бар
Δp Δp0 f
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
35

36. Графики для выбора теплообменника

ООО "Гидроконсалт"
Графики для выбора теплообменника
КТ
Q, л/мин
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
36

37. График для определения потерь давления на теплообменнике воздушного охлаждения

ООО "Гидроконсалт"
График для определения потерь давления на
теплообменнике воздушного охлаждения
Dp, бар
Q, л/мин
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
37

38. Бак гидравлический

ООО "Гидроконсалт"
Бак гидравлический
120 мм
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
38

39. Изменение давления при движении масла через гидросистему с дроссельным регулированием

ООО "Гидроконсалт"
Изменение давления при движении масла через
гидросистему с дроссельным регулированием
D
Бак
Насос
РВС – давление всасывания;
РН – давление нагнетания;
РКЛ - давление настройки
предохранительного клапана
РЦИЛ – перепад давления на
гидроцилиндре;
Р
- нагрузка
Цилиндр
Бак
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
39

40. Электро-гидравлическая аналогия

ООО "Гидроконсалт"
Электро-гидравлическая аналогия
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
40

41. Обозначения на электросхемах

ООО "Гидроконсалт"
Обозначения на электросхемах
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
41

42. Обозначения электроконтактов

ООО "Гидроконсалт"
Обозначения электроконтактов
Нормально открытый
контакт
Нормально открытый
контакт с фиксацией
Нормально открытый
контакт, закрываемый в
ручном режиме
Нормально закрытый контакт
Нормально закрытый
контакт,
с фиксацией
2014
Нормально закрытый
контакт, открываемый в
ручном режиме
Перекидной контакт
Нормально открытая
кнопка, с фиксацией
Конечный выключатель,
механический
Конечный выключатель,
механический, нормально
открытый, активированный
(нажатый) в данный момент
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
42

43. Типы электроконтактов, кнопки

ООО "Гидроконсалт"
Типы электроконтактов, кнопки
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
43

44. Электромеханическое реле времени

ООО "Гидроконсалт"
Электромеханическое реле времени
Реле времени с задержкой на включение
Реле времени с задержкой на отключение
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
44

45. Обозначения электромагнитов на гидросхемах

ООО "Гидроконсалт"
Обозначения электромагнитов на гидросхемах
Односторонний электромагнит
Двухсторонний электромагнит
Односторонний электромагнит
с ручным дублированием
Электрогидравлический
преобразователь
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
45

46. Электромагниты гидрораспределителей

ООО "Гидроконсалт"
Электромагниты гидрораспределителей
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
46

47. Реле давления

ООО "Гидроконсалт"
Реле давления
Явление гистерезиса
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
47

48. Обозначения бесконтактных датчиков

ООО "Гидроконсалт"
Обозначения бесконтактных датчиков
Общее обозначение
безконтактного датчика
Индуктивный датчик
Емкостной датчик
Оптоэлектронный
датчик
Геркон
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
48

49. Электроуправление гидрораспределителями

ООО "Гидроконсалт"
Электроуправление гидрораспределителями
S1
S1
YA1
K1
Прямое управление
2014
K1
YA1
Непрямое управление
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
49

50. Доминирующее включение

ООО "Гидроконсалт"
Доминирующее включение
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
50

51. Доминирующее отключение

ООО "Гидроконсалт"
Доминирующее отключение
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
51

52. Изображение на электрогидравлической схеме

ООО "Гидроконсалт"
Изображение на электрогидравлической схеме
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
52

53. Адресация и обозначение контактов на электросхеме

ООО "Гидроконсалт"
Адресация и обозначение контактов на электросхеме
Адресация контактов
Нормально
замкнутый
контакт в цепи 7
2014
Обозначение контактов в схеме
Нормально
разомкнутый контакт в
цепи 4
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
53

54. Диаграмма «ШАГ – ПЕРЕМЕЩЕНИЕ»

ООО "Гидроконсалт"
Диаграмма «ШАГ – ПЕРЕМЕЩЕНИЕ»
для 2х гидроцилиндров
2014
для 3х гидроцилиндров
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
54

55. Функциональная диаграмма

ООО "Гидроконсалт"
Функциональная диаграмма
Время цикла, с
Компоненты гидросистемы
Описание
Поз.
обозн.
Номер шага
Статус
Кнопка "СТАРТ"
Электромагнит
распределителя
Гидроцилиндр
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
55

56. Символы сигналов и логических операций

ООО "Гидроконсалт"
Символы сигналов и логических операций
Ручное
управление
Гидроуправление
Ручное управление
Концевой
выключатель
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
56

57. Переключающий регистр с отключением предыдущего сигнала

ООО "Гидроконсалт"
Переключающий регистр с отключением
предыдущего сигнала
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
57

58. Реализация сервисных функций

ООО "Гидроконсалт"
Реализация сервисных функций
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
58

59. От релейно-контактной системы электроуправления – к контроллеру

ООО "Гидроконсалт"
От релейно-контактной системы
электроуправления – к контроллеру
2014
Основы гидроавтоматики. Раздаточный материал
59