Гост 2.704-2011 единая система конструкторской документации (ескд). правила выполнения гидравлических и пневматических схем

Навесное оборудование гидроэкскаваторов

Гидросистемой в движение могут приводиться такие виды навесного оборудования, как:

• ковш обратной или прямой лопаты;
• грейфер;
• зуб, предназначенный для рыхления грунта;
• кран;
• механизм для выполнения захватных работ.

Для различных моделей гидроэкскаватора продаются ковши, имеющие разную емкость и ширину, которые будут подходить для выполнения тех или иных видов работ. Для гусеничных моделей выпускаются ковши емкостью 1,5 и 2,8 м³, а для пневмоколесных — 0,65 и 0, 8 м³.

Любое погрузочное оборудование работает на кинематической схеме, которая позволяет передвигать ковш прямолинейно во время внедрения в грунт.

Дополнительно на гидроэкскаваторы навешивается крановая подвеска, обладающая функцией грузозахвата. Инструменты подобного типа служат для таких работ, как:

• погрузочно-разгрузочные;
• рыхлительные;
• дробление мерзлых грунтов;
• вскрытие дорожного покрытия;
• бурение скважин;
• планирование отвалов;
• перенос камней.

Тот или иной тип оборудования, поставленного на гидравлический агрегат, применяется при строительстве различных объектов. Распространение получили универсальные гидроэкскаваторы, работающие на полноповоротной платформе.

Агрегаты передвигаются на гусеницах и способны переносить большие нагрузки. Универсальные машины можно быстро переоборудовать, провести самостоятельную регулировку системы и узлов, навесить ковш нужного объема.

Например, часто надо заменять прямые лопаты с челюстным ковшом (емкость варьируется от 8 до 14 м³) на обратные лопаты. В этом случае принцип работы гидравлического экскаватора состоит в том, чтобы работать с удлиненной рукоятью и стрелой. Гидросхема также позволяет выполнять работы на большой глубине.

Навесное оборудование по типам выполняемых работ можно поделить на несколько групп:

1. Прямая лопата подходит для того, чтобы проводить разработку земли в забое.
2. Обратная лопата нужна для того, чтобы рыть выемки, которые находятся ниже уровня стоянки агрегата.
3. Обратная лопата может выполнять работы и возле стен или других подобных конструкций. Например, с ее помощью вырываются траншеи, чьи оси не совпадают с продольной осью экскаватора.
4. Грейфер используют для проведения погрузочно-разгрузочных работ, рытья скважин и котлованов большой глубины. Устанавливаются регулируемые грейферы. При необходимости проводится диагностика оборудования и внутренних систем. Такая диагностика позволяет настроить нужное давление на грунт, чтобы ковш легко врезался в почву.
5. Челюстной ковш помогает зачерпывать породу, копать, выгружать землю.
6. Погрузчик применяется в том случае, когда возникает необходимость провести погрузку мелкокусковых и сыпучих материалов выше уровня стоянки экскаватора. Применяется погрузчик и для высыпания пород в автосамосвалы, выгрузки грунтов, в том числе и слежавшихся.

Таким образом, в нужный момент оператор может самостоятельно провести смену навесного оборудования и отрегулировать детали гидравлической системы, цилиндров, применяемых инструментов. Если при настройке ковша и стрелы возникнут проблемы, необходимо вызвать специалистов по навесному устройству.

Описание

Масла для гидросистем широко применяются во всех сферах промышленности и в быту. Без них невозможно функционирование автомобильной, железнодорожной, сельскохозяйственной, речной и морской техники, авиации.

Большинство разновидностей станков, задействованных в промышленном производстве и обладающих гидравлическим приводом, также не могут обойтись без использования специальных видов масел.

Главные функции жидкостей, применяемых в гидросистемах механизмов:

• Передача энергии усилия внутри системы от гидроцилиндра к приводимым в движение механизмам;
• Обеспечение эффективной смазки всех движущихся деталей и механизмов, что предотвращает их преждевременный износ и увеличивает сроки безаварийной эксплуатации;
• Защита металлических деталей от воздействия коррозии;
• Обеспечение охлаждения работающих узлов и агрегатов оборудования;
• Защита гидравлического оборудования от перепадов внешней температуры и влажности.

В соответствии с особенностями области применения, данный тип масел должен обладать определённым набором свойств. В России их технические качества и состав регламентируется положениями ГОСТ №17479-3 от 1985 г.:

• Гидравлика не должна иметь в своём составе нерастворимых механических частичек и прочих абразивных включений, способных увеличить коэффициент трения работающих узлов;
• Масло в процессе эксплуатации не должно образовывать отложений на деталях и шлангах гидросистемы. Не должен появляться шлам и осадок;
• Недопустимо образование в процессе эксплуатации пены, масляно-водной смеси;
• Гидромасла должны обладать хорошей текучестью, при необходимости свободно фильтроваться и сепарироваться.

Определение потерь давления в трубах

Сопротивление потерь давления в контуре, по которому циркулирует теплоноситель, определяется как их суммарное значение для всех отдельных составляющих. К последним относят:

• потери в первичном контуре, обозначаемые как ∆Plk;
• местные издержки теплоносителя (∆Plм);
• падение давления в особых зонах, называемых “генераторами тепла” под обозначением ∆Pтг;
• потери внутри встроенной теплообменной системы ∆Pто.

После суммирования этих величин получается искомый показатель, характеризующий полное гидравлическое сопротивление системы ∆Pсо.

Помимо этого обобщенного метода существуют другие способы, позволяющие определить потери напора в трубах из полипропилена. Один из них основан на сравнении двух показателей, привязанных к началу и концу трубопровода. В этом случае вычислить потерю давления можно простым вычитанием начального и конечного его значений, определяемых по двум манометрам.

Еще один вариант вычисления искомого показателя основан на применении более сложной формулы, учитывающей все факторы, которые влияют на характеристики теплового потока. Приводимое ниже соотношение в первую очередь учитывает потерю напора жидкости из-за большой длины трубопровода.

• h – потери напора жидкости, в исследуемом случае измеряемые в метрах.
• λ – коэффициент гидравлического сопротивления (или трения), определяемый по другим расчетным методикам.
• L – общая длина обслуживаемого трубопровода, которая измеряется в погонных метрах.
• D –внутренний типоразмер трубы, определяющий объем потока теплоносителя.
• V – скорость тока жидкости, измеряемая в стандартных единицах (метр за секунду).
• Символ g – это ускорение свободного падения, равное 9,81 м/сек2.

Большой интерес представляют потери, вызванные высоким коэффициентом гидравлического трения. Он зависит от шероховатости внутренних поверхностей труб. Используемые в этом случае соотношения справедливы лишь для трубных заготовок стандартной круглой формы. Окончательная формула для их нахождения выглядит так:

• V – скорость перемещения водных масс, измеряемая в метрах/секунду.
• D – внутренний диаметр, определяющий свободное пространство для перемещения теплоносителя.
• Стоящий в знаменателе коэффициент указывает на кинематическую вязкость жидкости.

Последний показатель относится к постоянным величинам и находится по специальным таблицам, в больших количествах опубликованным в Интернете.

Пример гидравлической схемы шлифовального станка

Пример гидравлической схемы шлифовального станка

Возможности и преимущества гидропривода

Гидропривод — совокупность устройств (в число которых входит один или несколько объемных гидродвигателей), предназначенных для приведения в движение механизмов и машин посредством рабочей жидкости под давлением. Гидроприводы являются одной из наиболее интенсивно развивающихся подотраслей современного машиностроения . По сравнению с другими известными приводами (в том числе электромеханическими и пневматическими) гидроприводы обладают рядом преимуществ. Рассмотрим основные из них.

1. Возможность получения больших сил и мощностей при ограниченных размерах гидродвигателей. Так гидроцилиндр с диаметром поршня 100 мм при давлении 70 МПа, которое может создаваться ручным насосом, развивает силу около 55 т, поэтому с помощью специальных домкратов можно вручную поднимать мосты.
2. Высокое быстродействие с обеспечением требуемого качества переходных процессов. Современные гидроприводы, например испытательных стендов, способны отрабатывать заданное воздействие с частотой до нескольких сотен герц.
3. Широкий диапазон бесступенчатого регулирования скорости при условии хорошей плавности движения. Например, для гидромоторов диапазон регулирования достигает 1:7000.
4. Возможность защиты гидросистемы от перегрузки и точного контроля действующих сил. Сила, развиваемая гидроцилиндром, определяется площадью его поршня и рабочим давлением, значение которого устанавливается путем настройки предохранительного клапана и контролируется манометром. Для гидромотора величина развиваемого вращающего момента пропорциональна рабочему объему (габаритным размерам гидромотора) и действующему давлению рабочей жидкости.
5. Получение прямолинейного движения с помощью гидроцилиндра без кинематических преобразований (в электромеханическом приводе обычно требуются редуктор, винтовая или реечная передача и т.п.). Подбором площадей поршневой и штоковой камер удается обеспечить определенное соотношение скоростей прямого и обратного ходов. Немаловажным обстоятельством является идеальная защита гидроцилиндров от попадания внешних загрязнителей, что позволяет успешно эксплуатировать гидроприводы, например, в шахтном оборудовании, экскаваторах и других машинах, работающих в условиях повышенной загрязненности окружающей среды, а в ряде случаев и под водой.
6. Обширная номенклатура механизмов управления, начиная от ручного и кончая прямым управлением от персонального компьютера, позволяет оптимальным образом использовать гидроприводы для автоматизации производственных процессов в различных отраслях техники, успешно сочетая исключительные силовые и динамические качества гидравлики с постоянно расширяющимися возможностями микроэлектроники и комплексных систем регулирования.
7. Широкие возможности аккумулирования и рекуперации энергии создают хорошую основу для разработки современных энергоэффективных гидравлических приводных механизмов.
8. Компоновка гидроприводов главным образом из унифицированных изделий, серийно выпускаемых специализированными заводами, обеспечивает снижение стоимости изготовления, повышение качества и надежности, удобство размещения на машине большого числа компактных гидродвигателей (гидроцилиндров или гидромоторов) с питанием от одного или нескольких насосов, открывает широкие возможности для ремонта и модернизации.

Аврутин Справочник по гидроприводам металлорежущих станков, 1965

Бирюков Б.Н. Гидравлическое оборудование металлорежущих станков, 1979

Лещенко В.А. Гидравлические следящие приводы станков с программным управлением, 1975

Свешников В.К Станочные гидроприводы: справочник, 6-е изд. перераб. и доп. 2015

Смирнов Ю.А. Неисправности гидроприводов станков, 1980

Кучер А.М., Киватицкий М.М., Покровский А.А., Металлорежущие станки (Альбом), 1972

Зачем нужна гидравлическая схема?

Гидравлическая схема состоит из простых графических символов компонентов, органов управления и соединений. Рисование деталей стало более удобное, а символы универсальнее. Поэтому, при обучении каждый может понять обозначения системы. Гидравлическая схема обычно предпочтительна для объяснения устройства и поиска неисправностей.

Два рисунка показывают, что верхний является гидравлической схемой нижнего рисунка. Сравнивая два рисунка, заметьте, что гидравлическая схема не показывает особенности конструкции или взаимное расположение компонентов цепи. Назначение гидравлической схемы — показать назначение компонентов, места соединений и линии потоков.

Символы насоса

Основной символ насоса — это круг с чёрным треугольником, направленным от центра наружу. Напорная линия выходит из вершины треугольника, линия всасывания расположена напротив.

Таким образом, треугольник показывает направление потока.

Этот символ показывает насос постоянной производительности.

Насос переменной производительности обозначается на рисунке со стрелкой, проходящей через круг под углом 15°

Символы привода

Символ мотора

Символом мотора является круг с чёрными треугольниками, но вершина треугольника направлена к центру круга, чтобы показать, что мотор получает энергию давления.

Два треугольника используются для обозначения мотора с изменяемым потоком.

Мотор переменной производительности с изменением направления потока обозначается со стрелкой, проходящей через круг под углом 45°

Символы цилиндра

Символ цилиндра представляет прямоугольник, обозначающий корпус цилиндра (цилиндр) с линейным обозначением поршня и штока. Символ обозначает положение штока цилиндра в определённом положении.

Цилиндр двойного действия

Этот символ имеет закрытый цилиндр и имеет две подходящие линии, обозначенные на рисунке линиями.

Цилиндр однократного действия

К цилиндрам однократного действия подводится только одна линия, обозначенная на рисунке линией, противоположная сторона рисунка открыта.

Направление потока

Направление потока к и от привода (мотор с изменением направления потока или цилиндр двойного действия) изображается в зависимости от того, к какой линии подходит привод. Для обозначения потока используется стрелка.

Символы клапана — 1

1) Распределительный клапан

Основной символ распределительного клапана — это квадрат с выходными отверстиями и стрелкой внутри для обозначения направления потока. Обычно, распределительный клапан управляется за счёт баланса давления и пружины, поэтому на схеме мы указываем пружину с одной стороны и пилотную линию с другой стороны.

Обычно закрытый клапан

Обычно закрытый клапан, такой как предохранительный, обозначен стрелкой противовеса от отверстий напрямую к линии пилотного давления. Это показывает, что пружина удерживает клапан в закрытом состоянии до того, как давление не преодолеет сопротивление пружины. Мы мысленно проводим стрелку, соединяя поток от впускного к выпускному отверстию, когда давление возрастает до величины преодоления натяжения пружины.

Предохранительный клапан

На рисунке представлен предохранительный клапан с символом обычно закрытый, соединённый между напорной линией и баком. Когда давление в системе превышает натяжение пружины, масло уходит в бак.

Примечание:

Символ не указывает или это простой или это сложный предохранительный клапан

Это важно для указания их функций в цепи.. Рабочий процесс:

Рабочий процесс:

(а) Клапан всегда остаётся закрыт

(b) Когда давление появляется в главном контуре, тоже самое давление действует на клапан через пилотную линию и когда это давление преодолевает сопротивление пружины, клапан открывается и масло уходит в бак, тем самым снижая давление в главном контуре.

Обычно открытый клапан

Когда стрелка соединяет впускной и выпускной порты, значит клапан обычно открыт
. Клапан закрывается, когда давление преодолевает сопротивление пружины.

Клапан уменьшения давления обычно открыт и обозначается, как показано на рисунке ниже. Выпускное давление показано напротив пружины, чтобы устанавливать или прерывать поток, когда будет достигнута величина для сжатия пружины.

Рабочий процесс:

(а) Масло течёт от насоса в главный контур и А

(b) Когда выпускное давление клапана становится выше установленного давления, поток масла от насоса остановлен и давление в контуре А сохраняется. На него не действует давление главного контура.

(с) Когда давления в контуре А падает, клапан возвращается в состояние (а). Поэтому, давление в контуре А сохраняется, потому что охраняются условия (а) и (b)

Шестеренные

Роторные гидромашины этого вида нашли применение в системах смазки, дорожной и сельскохозяйственной спецтехнике, мобильных гидравлических конструкциях. К их плюсам относят:

• простоту конструктивного исполнения;
• работу на частотах до 5000 об/мин.;
• небольшой вес;
• компактность.

Заметные минусы:

• рабочее давление до 20 МПа;
• низкий КПД;
• небольшой ресурс;
• проблемы пульсации.

Рабочими вытесняющими элементами конструкции являются две шестерни. Они различаются по виду зацепления:

• Внешнее. Со стороны входа шестерни вращаются в разные стороны, захватывают жидкость впадинами зубьев и перемещают ее вдоль стенок корпуса к выходу из насоса. Когда зубья входят в зацепление, рабочая жидкость выталкивается из впадин к выходу из корпуса.
• Внутреннее. Принцип работы не меняется. Жидкость переносится в область нагнетания во впадинах между зубьями шестерни вдоль поверхности вспомогательного серпообразного разделителя. Пульсация давления и уровень шума в таких агрегатах снижаются.

Разновидностью рассматриваемой системы зацепления являются героторные (без разделителя, шестерни постоянно контактируют благодаря особому профилю зубьев) и винтовые конструкции.

Область применения

Область применения гидрораспределителей не ограничивается отдельными сферами деятельности. Практически в каждой гидравлической системе используется такой механизм. Наиболее распространенными являются золотниковые модели. Это связано с тем, что они простые в использовании, относительно дешевые и имеют небольшие размеры. С помощью таких распределителей обычно происходит управление движением компонентов двигателей.

Обычно встретить такие гидравлические распределители можно на:

• станках:
• крановых установках, подъемниках и манипуляторах;
• грузовых автомобилях;
• сельскохозяйственной технике;
• специальной технике, применяемой в строительстве и горнодобывающей промышленности.

Сфера применения таких моделей ограничивается лишь уровнем давления рабочей жидкости. При превышении дозволенных показателей система может не выдержать и выйти из строя из-за потери жидкости. При больших нагрузках стоит отдавать предпочтение клапанным устройствам.

Крановые модели редко применяются из-за небольшой пропускной способности. Они часто встречаются в комплексе с золотниковыми и клапанными устройствами в качестве дополнительного механизма.

При покупке распределителя следует изучить технические характеристики каждой модели. Иногда лучше всего посоветоваться со специалистом. От распределителя напрямую зависит надежность работы гидросистемы. Стоит отметить, что даже если правильно подобрать устройство, могут возникнуть проблемы, если неправильно его установить

Поэтому к такому важному этапу также стоит отнестись с особым вниманием

Гидравлика системы отопления и ее увязка

Балансирование перепадов давления в системе отопления осуществляется с помощью запорной и регулировочной арматуры.

Увязка гидравлики рассчитывается исходя из:

• Параметров труб по динамическому сопротивлению;
• Технических свойств арматуры;
• Общего расхода источника тепла;
• Количестваимеющихся сопротивлений на расчетном участке.

Здесь нужно иметь в виду, что способность пропускать, давленческие перепады и крепления определяются для клапанов по отдельности. Именно по этим характеристикам вычисляются коэффициенты попадания источника тепла в каждый стояк, а затем в радиаторы.

Сопротивление гидравлики в основном циркуляционном кольце равно сумме потерь местных систем, первичного контура, теплообменника и теплогенератора.

Компоненты гидравлической системы

Основные компоненты

Гидравлическая система состоит из многих частей. Основными деталями являются насос и привод. Насос подаёт масло, преобразуя механическую энергию в энергию давления и кинетическую энергию. Привод является частью системы, которая преобразует гидравлическую энергию обратно в механическую энергию для выполнения работы. Другие детали, кроме насоса и привода, необходимы для полной работы гидравлической системы.

Бак: хранение масла

Клапаны: контроль за направлением и величиной потока или ограничение давления

Линии трубопровода: соединение деталей системы

Давайте посмотрим на две простые гидравлические системы. 

Пример 1, гидравлический домкрат

Что вы видите на рисунке, называется гидравлический домкрат. Когда вы прилагаете усилие к рычагу, ручной насос подаёт масло в цилиндр. Давление этого масла давит на поршень и поднимает груз. Гидравлический домкрат во многом напоминает гидравлический рычаг Паскаля. Здесь добавлен гидравлический бак. Обратный клапан установлен, чтобы держать масло в баке и цилиндре между ходом поршня.

На верхнем рисунке, давление удерживается, обратный клапан закрыт. Когда ручка насоса тянется вверх, впускной обратный клапан открывается и масло попадает из бака в камеру насоса.

Дальше ручка насоса двигается вниз. Давление масла закрывает впускной обратный клапан, но открывает выпускной обратный клапан. При этом, масло поступает в цилиндр и давит на поршень снизу вверх.

Нижний рисунок показывает открытый запорный клапан для соединения бака и цилиндра, позволяя маслу перетекать в бак, при этом поршень движется вниз.

Пример 2, работа гидравлического цилиндра

1. Во первых, имеется гидравлический бак, заполненный маслом и подсоединённый к насосу.

2. Далее, насос необходим для создания потока, но насос не всасывает масло из бака. Масло попадает в насос под действием силы тяжести.

3. Насос работает и качает масло

Важно понять, что насос перемещает только объём. Объём устанавливает скорость гидравлического действия

Давление создаётся нагрузкой и не создаётся насосом.

4. Шланг от насоса соединён с распределительным клапаном. Масло поступает из насоса к клапану. Работа данного клапана заключается в направлении потока или к цилиндру, или в бак.

5. Следующим шагом является цилиндр, который выполняет фактическую работу. Два шланга от распределительного клапана соединены с цилиндром.

6. Масло из насоса направляется в нижнюю полость поршня через распределительный клапан. Нагрузка вызывает сопротивление потоку, которое в свою очередь создаёт давление.

7. Система выглядит законченной, но это не так. Ещё необходима очень важная деталь. Мы должны знать, как защитить все компоненты от повреждения в случае внезапной перегрузки или другого происшествия. Насос продолжает работать и подавать масло в систему, даже если с системой произошло происшествие. Если насос подаёт масло и нет возможности для выхода масла, давление возрастает до тех пор, пока какая либо деталь не сломается. Мы устанавливаем предохранительный клапан, чтобы предотвратить это. Обычно он закрыт, но когда давление достигает установленной величины, предохранительный клапан открывается и масло течёт в бак.

8. Бак, насос, распределительный клапан, цилиндр, шланги соединения и предохранительный клапан являются основой гидравлической системы. Все эти детали необходимы.

Устройство и принцип работы

Гидрораспределители могут применяться при работе с различными типами жидкостей. Но чаще всего такой механизм можно встретить в гидравлических системах, для регулировки потока, уровня и давления масла.

Принцип работы электрораспределителя такой:

1. На корпусе установлен электромагнит постоянного тока, который при включении воздействует на палец и толкатель, к которому крепится с помощью рычага.
2. Толкатель воздействует на шариковый клапан, прижимая его к седлу;
3. Такое положение позволяет гидродвигателю включиться в работу, вытесняя жидкость из рабочей емкости в сливную магистраль.
4. Когда на электромагнит не поступает электричество, шариковый клапан прижимается к седлу.
5. Из-за этого с рабочей емкостью соединяется с нагнетательной полостью, что приводит к обратному движению жидкости, которая возвращается в полость двигателя.
6. Рабочая емкость закрывается обратным клапаном, который не позволяет жидкости двигаться в системе.
7. Для работы распределителя не требуется большой мощности, так как вся система уравновешена. Усилие пружины, которая воздействует на шариковый клапан, примерно равняется давлению со стороны толкателя, в полость которого нагнетается рабочая жидкость. Из-за этого даже малейшего усилия электромагнита достаточно для изменения направления и распределения потоков жидкости.

Практически все модели распределителей работают по одному принципу. Отличия могут быть незначительные и зависят от конструкционных особенностей.

Расчет гидравлической системы

При проектировании подобных устройств принимается во внимание множество самых разных факторов. К таковым можно отнести, к примеру, кинематический коэффициент вязкости жидкости, ее плотность, длину трубопроводов, диаметры штоков и т

д.

Основными целями выполнения расчетов такого устройства, как гидравлическая система, чаще всего является определение:

• Характеристик насоса.
• Величины хода штоков.
• Рабочего давления.
• Гидравлических характеристик магистралей, других элементов и всей системы в целом.

Производится расчет гидравлической системы с использованием разного рода арифметических формул.