Насосы и гидромоторы
Насосы — это механизмы (агрегаты), предназначенные для преобразования механической энергии вращательного движения от первичного двигателя (дизеля, электромотора и пр.) в энергию потока рабочей жидкости
Гидромоторы — это механизмы (агрегаты), преобразующие гидравлическую энергию потока рабочей жидкости в механическую энергию вращательного движения для привода рабочих органов машин и вспомогательных механизмов.
Гидромоторы, таким образом, представляют собой гидродвигатели вращательного действия (отметим, что в гидроприводе широко применяются также гидродвигатели поступательного действия — гидроцилиндры — см. главу 3).
Насосы и гидромоторы часто имеют сходную или даже идентичную (унифицированную) конструкцию основных узлов, а нередко и являются обратимыми.
Насосы можно рассматривать как гидравлические генераторы (кроме них обратимыми машинами, т.е. могущими использоваться как насос и как мотор, гидравлическими генераторами являются также заполненные жидкостью резервуары, в которых поддерживается некоторое избыточное давление).
Исходя из вида характеристик гидравлических генераторов в координатах «давление» Р —»расход» Q, т.е. с точки зрения их использования, можно предложить ввести классификацию, подразделяющую насосы на две основные группы: генераторы постоянного давления и генераторы постоянного расхода.
Генераторы постоянного давления обеспечивают практически постоянное давление при переменном расходе. Они имеют характеристику, близкую к горизонтальной прямой (Р = const). Генераторы постоянного расхода обеспечивают практически постоянный расход при переменном давлении. Их характеристика близка к вертикали (Q — const). Строго говоря, ни генератор постоянного давления, ни генератор постоянного расхода не являются идеальными для гидросистем.
Насосы, которые можно охарактеризовать как генераторы постоянного давления (центробежные, диагональные, осевые), работа которых протекает при постоянном числе оборотов п, могут также рассматриваться как источники практически постоянного давления. В первом приближении можно считать, что развиваемый ими напор зависит только от п (пропорционален п2).
В действительности дело обстоит несколько сложнее, ибо:
- а) энергия, передаваемая жидкостью, как это следует из уравнения Эйлера, пропорциональна тангенциальной составляющей выходной скорости, которая всегда уменьшается с расходом;
- б) гидравлический КПД является функцией углов, образуемых в относительном движении потоком с профилем лопасти и диффузо-
Q
ра, и имеет максимальное значение для определенной величины —;
п
в) всасывающая способность насоса ограничивает его число оборотов, так как местное разрежение есть функция параметра Q2расход, даваемый насосом, ограничивается такой величиной, которая определяется абсолютным давлением, равным упругости паров жидкости (кавитация).
Этим и объясняется та форма типовой экспериментально получаемой характеристики, которая показана на рис. 2.1.
Рис. 2.1. Типовая характеристика лопастного насоса
Следует отметить, что на ту часть характеристики, где она заметно падает, часто может влиять изменение давления всасывания. Не допускается работа на участке характеристики 1 (восходящая ветвь) из-за возможности возникновения неустойчивости; на участке 2 — из-за резкого падения давления и главным образом из-за опасности кавитации в насосе.
Кроме того, насос при работе на участке 1 характеристики может перегреваться в результате плохого теплоотвода, обусловленного малым расходом жидкости.
Чтобы насос не работал на участке 2, его размеры должны быть выполнены достаточно большими. Чтобы быть уверенным, что насос никогда не будет работать на участке 1 характеристики, необходимо создать систему защиты. Наиболее просто обеспечить защиту насоса параллельным включением постоянного дроссельного отверстия (байпаса). Характеристику Т (рис. 2.2) насоса с таким подключенным байпасом легко получить из характеристики Р одного насоса и из характеристики отверстия О для любого значения давления Р. АС = AD — CD.
Рис. 2.2. Типовая характеристика насоса с байпасным дросселем
Следует иметь в виду, что устанавливать на лопастных насосах предохранительный клапан, обычно применяемый для защиты объемных насосов, недопустимо.
Насосы, которые можно охарактеризовать как генераторы расхода (объемные насосы — шестеренные, поршневые, пластинчатые), имеют характеристики (рис. 2.3, кривая а) вида
где q — рабочий объем насоса(объемная постоянная).
Рис. 2.3. Типовая характеристика насоса-генератора расхода
В действительности, однако, эти насосы имеют внутренние утечки, а также (при очень больших давлениях) механические деформации, что приводит к характеристике вида (рис. 2.3, кривая б)
Характеристики, представленные на рис. 2.3, справедливы только при условии q — const.
Следует также иметь в виду, что в современных насосах, выполненных по самым высоким классам точности, при постепенном закрытии линии нагнетания давление возрастает настолько, что разрушает конструкцию прежде, чем удастся уменьшить расход до нуля. Поэтому необходима защита объемных насосов от высоких давлений также, как необходима защита насосов-генераторов давления от малых расходов. Для этого применяются клапаны защиты (см. главу 5) — предохранительные, переливные, перепускные.
Рис. 2.4. Типовая характеристика насоса-генератора расхода в комбинации с перепускным клапаном
Характеристика насоса-генератора расхода в комбинации с перепускным клапаном представлена на рис. 2.4.
При работе насоса происходит перемещение некоторых объемов жидкости (объемов рабочих камер насоса или гидромотора) из зоны низкого давления в зону повышенного давления (насос) либо наоборот (мотор). Для такого перемещения необходимо затратить определенную работу А, которая в общем случае равна сумме затрачиваемой работы на сжатие А1 и затрачиваемой работы перемещения при постоянном давлении Л2.
Общие сведения о гидроприводе. область применения. напор и давление гидромашин. классификация насосов, гидродвигателей, гидропередач.
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ МАШИНЫ
Общие сведения о гидроприводе. Область применения. Напор и давление гидромашин. Классификация насосов, гидродвигателей, гидропередач.
Гидропривод – совокупность устройств, предназначенных для приведения в действие машин и механизмов по средствам гидравлической энергии.
Основные параметры гидропривода: 1)номинальное давление- наибольшее давление при котором гидропривод работает в установленном режиме. 2)максимальное давление- давление ограниченное настройкой предохранительного клапана. 3) номинальный расход- расход жидкости, определенной вязкости через устройство при установленной потере давления.
Принцип действия гидропривода– жидкость почти несжимаема. Закон Паскаля- любое изменение давления в какой либо точке жидкости, не нарушающее ее равновесие, передается в другие точки без изменения.
Преимущества гидропривода: 1) Большие усилия на штоке цилиндра 2)большие крутящие моменты на валу исполнительного механизма 3)Работа при малой частоте вращения без применения редуктора 4) Бесступенчатое регулирование скоростей с помощью простых средств 5) Простые схемы дистанционного, автоматического управления механизмами 6) высокая экономичность и надежность оборудывания.
Недостатки: 1)КПД меньше, чем у механических передач( около 60%) 2) Высокие требования к чистоте рабочей жидкости 3) Требуется высококвалифицированный персонал 4) Большие объемы и дороговизна раб. жидкости.
Классификации Гидроприводов:
1) Насосы и гидродвигатели по принципу действия делятся на 1.1) Объемный гидравлический привод – работает за счет изменения объема рабочей камеры(поршневые, шестеренные, пластинчатые, винтовые) 1.2) Гидродинамический привод(лопастные, вихревые)- лопастные насосы и гидравлические турбины.
2) 2.1)Регулируемые 2.1.1)Объемное регулирование-изменение рабочего объема насоса 2.1.2) Дроссельное регулирование
2.2) Нерегулируемые
3)По Давлению 3.1)Низкого давления 2.5-5МПа 3.2)Среднего давления 10-15 МПа3.3)Высокого Давления от 15 МПа
4)По конструктивному исполнению 4.1) Пластинчатые( лопастные, шиберные) 4.2)Поршневые( плунжерные, кривошипные) 4.3)Радиально-поршневые/Аксиально-поршневые 4.4) Шестеренные 4.5) Винтовые
Области применения: В целом, границы области применения гидропривода определяются его преимуществами и недостатками.Применяются в гидравлических прессах, протяжных, шлифовальных станках, тормозных системах, строительная, горная, военная (гидроприводы орудийных башен), автомобильная и др. техника.
Напор и давление гидромашин.
Насосы и гидродвигатели относятся к гидравлическим машинам, т.е. к машинам, у которых жидкость служит рабочим телом для восприятия(у насосов) и отдачи(у гидродвигателй) механической энергии. Причем у гидромашин эта энергия выражается или напором, или давлением. Следует заметить, что под этими величинами необходимо понимать полное приращение энергии потока жидкости в машине, соответственно отнесенное к единице силы тяжести [Дж/Н*м] или единице объема [Дж/м3=H/м2=Па] жидкости. При определении напора 
или давления 
насоса воспользуемся уравнением Бернулли для установившегося потока жидкости. Возьмем сечения 1 и 2 по входному и выходному патрубкам насоса, где подключены измерительные приборы, а также плоскость сравнения 0-0.
Тогда 
– геометрический напор, 
статический(пьезометрический) напор, 
– динамический напор. 
– коэф.местного сопротивления.
Полное приращения напора:
Где 
и 
– полный напор потока жидкости соответственно в сечениях 1 и 2.
Для двигателя:
Где 
и 
– полный напор потока жидкости соответственно в сечениях 3 и 4.
Из уравнений следует, что напор насоса и гидродвигателя представляет собой сумму приращений напоров скоростного, пьезометрического и геометрического. В большинстве случаев 
, 
, 
, 
. Следовательно:
и 
и 
В этих уравнениях 
нужно представлять абсолютные давления. Например, если на входе в насос – вакуум 
, а на выходе- манометрическое давление 
,то
,
Т.е. давление насоса равно сумме показаний манометра и вакууметра.
Синтетические
Используют при 
работы больших чем у минеральных масел(80-90°С- длительная работа; 110-120 – кратковременная работа) и при необходимости более стабильных характеристик. Все типы органических жидкостей обладают по сравнению с минеральными маслами повышенными противопожарными свойствами.
Минусы синтетических масел: 1)высокая стоимость 2)ограниченность ресурсов 3) плохо взаимодействует с материалами уплотнения, некоторыми металлами. 4) Токсичность многих видов жидкости или продуктов разложения.
1)Фтор-органические жидкости: а) полная негорючесть б) термическая стабильность в) не токсичны г) не контактируют с воздухом
2)Диэфиры-это рабочая жидкости на основе двух основных кислот или маслянистые жидкости с хорошее смазывающей особенностью. Достоинства: а)хорошая смазывающая способность б)удовлетворительная вязкостно-температурная характеристика г)малая испаряемость д) высокая вспышки. Недостатки: а)недостаточно устойчивые к окислениюпоэтому в них вводят антиокислительную и противоизносную присадкуб)верхняя граница рабочей 
. При 230-260°С – разлагаются. Рекомендуется эксплуатация от -30 до 180°С. г) с диэфирами плохо работают рукава и уплотнения из натуральных каучуков. Необходима проверка на совместимость металлами ил свинца, кадмия, цинка.
3) Силоксаны и полисилоксаны — жидкости на основе кремний-органических полимеров. ( ):1 наиболее пологая из всех рабочих жидкостей вязкостно-температурную характеристику, т.е. ее вязкость мало зависит от температуры. 2.Вязкость полисилоксанов увеличивается с увеличением молеулярной массы полимера, что позволило создать широкий ряд базовых силоксановых жидкостей с последовательно увеличивющейся вязкостью. 3.Диапазон вязкостей силоксанов от 10 до 3000 сСт при 250С. 4Большаясжимаемостьи стойкость к окислению. 5.Наимегьшее поверхностное натяжение из всех известных рабочих жидкостей. (-): 1. при 2000С начинают разлагаться с образованием окиси кремния (кремнезема), который является хорошим абразивом, поэтому рабочая температура не превышает 1750С. 2.Смазывающая способность неудовлетворительная (особенно для стали), поэтому их применяют для рабочих жидкостей гидроприводов только в смеси диэфирами или минеральными маслами. 3.Температура застывания чистых силоксанов -80…-900С, но в смеси с другими компонентами в рабочих жилкостях она повышается и не бывает ниже -700С.
4) Фосфаты – жидкости на основе эфиров фосфорной кислоты. Применяют фосфаты в гидроприводах тепловых электростанций (в том числе и атомных) и металлургического оборудования, а также на летательных аппаратах.
Преимущества: а) повышенная огнестойкость б)хорошая смазывающая способность Недостатки: а)Склонные к гидролизу(Это химическая реакция взаимодействия вещества с водой, при которой происходит разложение этого вещества и воды с образованием новых соединений). При гидролизе образовываются фосфатно-кислотные соединения реагирующие со стеклообразными материалами б)плохо работают при низких температурах.в)многие токсичны г)вязкостные характеристики уступают нефтяным маслам.
Водосодержащие жидкости(глицериновые, гликолевые) представляют собой класс огнестойкихрабочих жидкостей, пожаробезопасность которых обеспечивается присутствием в них воды.Основными компонентами водногликолевых жидкостей являются гликоль (обычно, этиленгликоль) — 50-60% и вода -35-45%. В состав рабочих жидкостей также входят водорастворимый загуститель и другие присадки. Преимущества: а)удовлетворительная вязкостно-температурная характеристика б) хорошие смазочные в)хорошие антикоррозионные свойства г)Хорошая совместимость с уплотнениями и рукавами из натуральных каучуков д) малосжимаемые (2 ГПа) е)не воспламеняются при распылении на пламя или на поверхность, нагретую до температуры 7000С
Недостатки: а)высокая электропроводимость б) не горючи до содержания воды не меньше 30 % -необходим регуляторный контроль содержания воды в)не рекомедруется использовать при 
Поворотные гидродвигатели
Поворотные или Моментные гидродвигатели– осуществляют поворотное движение выходного вала за счет подвода рабочей жидкости под давлением. Это движение ограничивается стопорами(бывают жесткие и настраиваемые).
Для сокращения внутренних утечек применяют подгонку боковых крышек с малыми зазорами(главная трудность этих гидромашин) Угол поворота – меньше 360°
Поворотный гидроцилиндр состоит из корпуса, и поворотного ротора, представляющего собой втулку, несущую пластину (лопасть). Кольцевая полость между внутренней поверхностью цилиндра и ротором разделена уплотнительной перемычкой с пружинящим поджимом к ротору уплотнительного элемента.
При подводе жидкости под давлением Pр в верхний канал пластина с втулкой будет поворачиваться по часовой стрелке. Угол поворота вала цилиндра с одной рабочей пластиной обычно не превышает 270…280 . Расчетный крутящий момент М на валу рассматриваемого гидроцилиндра с одной пластиной равен произведению силы R на плечо а приложения этой силы (расстояние от оси вращения до центра давления рабочей площади пластины) M = Ra.
Поворотные гидроцилиндры:
а – двухлопастной; б – трехлопастной .Поршневой поворотный гидродвигатель:
Распределители жидкости
В зависимости от числа подводимых и отводимых гидролиний распределители могут быть двухлинейными, трехлинейными(канальными) и т. д., в зависимости от числа фиксированных положений запорного элемента — двухпозиционными, трехпозиционными и т. д. Запорный элемент распределителя может приводиться в движение различными источниками энергии, поэтому различают распределители с механическим (ручным), электрическим, гидравлическим и пневматическим управлением.
Крановые распределители в гидроприводе горных машин нашли самое широкое применение. Конструктивно их запорный элемент выполнен в виде цилиндрической, конической, шаровой пробки или в виде плоского поворотного крана. В запорном элементе имеются проходные каналы для жидкости, а в корпусе, кроме каналов, – соответствующие окна для подвода и отвода жидкости к гидролиниям. При совпадении каналов в кране с окнами в корпусе через распределитель протекает жидкость, при перекрытии окон- распределитель заперт.
Золотниковые распределители – получили наибольшее распространение в гидроприводе благодаря простоте из изготовления, компактности и высокой надежности в работе. Они применяются при весьма высоких значениях давления( до 32МПа) и значительно больших расходах, чем крановые распределители)
Клапанные распределители применяются, в основном, в гидросистемах, в которых необходимо обеспечить хорошую герметичность. Для этого запорный элемент распределителя выполняютв виде конического или шарового клапана.
9.Обратные клапаны и гидрозамки.
Обратный клапан– вид защитной трубопроводной арматуры, предназначенный для пропускания жидкости только в одном направлении.
В зависимости от конструкции запорного элемента они могут быть шариковыми (а) или коническими(б), реже —тарельчатыми (в). Обратный клапан, установленный во всасывающей линии, иногда называют всасывающим или приемным.
Особенность обратных клапанов — небольшое усилие сжатия пружины, прижимающей запорный элемент к седлу, и большая пропускная способность. Обычно потери давления в серийных клапанах не превышают 0,2 МПа, а во всасывающих —на порядок меньше. Иногда для уменьшения потерь давления в клапане пружину не устанавливают. Закрытие клапана в этомслучае происходит под действием силы тяжести запорного элемента, для чего клапан располагают вертикально.
Разновидности обратных клапанов — поддерживающие (подпорные) клапаны и напорные золотники. Они применяются в тех случаях, когда рабочую жидкость необходимо пропускать свободно в одном направлении и с некоторым подпором — в противоположном направлении. В таком клапане выполняют два проточных канала для пропускания жидкости в разных направлениях и два запорных элемента, или один элемент в канале, подпружиненный с обеих сторон.
Гидравлические замки
Для запирания полостей гидроцилиндра в заданном положении поршня применяют управляемые обратные клапаны —гидрозамки. Они бывают одностороннего и двустороннего действия. В горной практике первые применяются, чаще всего, для запирания поршневых полостей стоек гидрокрепей при распоре их между почвой и кровлей выработки и для отпирания — при разгрузке.
Принцип действия: при распоре стойки гидрокрепи рабочая жидкость в гидрозамке одностороннего действия (рнс. 12.5, а) подается через отверстие 3 в корпусе 7 к клапану 4, перемещает его вниз и поступает через отверстие 5 в поршневую полость стойкис прекращением подачи жидкости клапан 4 под действием пружины 6 поднимается и отключает поршневую полость стойки от гидросистемы. При разгрузке стойки жидкость подается в поршневую полость толкателя 7, который, преодолевая сопротивление пружины 2 и сил, действующих на клапан 4, сообщает поршневую полость стойки через отверстия 5 и 3 со сливной гидро- линией. При прекращении давления жидкости на поршень толкателя 1 пружины 2 и 6 возвращают его и клапан 4 в исходное положение.
Двусторонние гидрозамки широко применяются в угольных комбайнах для запирания рабочей жидкости в гидроцилиндрах, управляющих положением комбайна и его исполнительных органов в пространстве .
При подаче жидкости в правую полость двустороннегогидрозамка (рис. 12.5,6) плавающий поршенек 12 перемещается влево и своим толкателем 11 открывает левый клапан 9. Одновременно под давлением рабочей жидкости открывается правый клапан 9гидрозамка, и жидкость поступает в штокоЪую полость гидроцилиндра 8 и сливается из поршневой полости гидроцилиндра через открытый левый клапан 9. С прекращением подачи жидкости в гидрозамок оба его клапана под действием пружин 10 закрываются, и жидкость запирается в обеих полостях гидроцилиндра 8. При подаче жидкости в левую полость гидрозамка процесс протекает в обратном порядке.
Схемы подключения одностороннего и двустороннего гидрозамков к гидроцилиндрам показаны на рис. 12.5, в, г.
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ МАШИНЫ
Общие сведения о гидроприводе. Область применения. Напор и давление гидромашин. Классификация насосов, гидродвигателей, гидропередач.
Гидропривод – совокупность устройств, предназначенных для приведения в действие машин и механизмов по средствам гидравлической энергии.
Основные параметры гидропривода: 1)номинальное давление- наибольшее давление при котором гидропривод работает в установленном режиме. 2)максимальное давление- давление ограниченное настройкой предохранительного клапана. 3) номинальный расход- расход жидкости, определенной вязкости через устройство при установленной потере давления.
Принцип действия гидропривода– жидкость почти несжимаема. Закон Паскаля- любое изменение давления в какой либо точке жидкости, не нарушающее ее равновесие, передается в другие точки без изменения.
Преимущества гидропривода: 1) Большие усилия на штоке цилиндра 2)большие крутящие моменты на валу исполнительного механизма 3)Работа при малой частоте вращения без применения редуктора 4) Бесступенчатое регулирование скоростей с помощью простых средств 5) Простые схемы дистанционного, автоматического управления механизмами 6) высокая экономичность и надежность оборудывания.
Недостатки: 1)КПД меньше, чем у механических передач( около 60%) 2) Высокие требования к чистоте рабочей жидкости 3) Требуется высококвалифицированный персонал 4) Большие объемы и дороговизна раб. жидкости.
Классификации Гидроприводов:
1) Насосы и гидродвигатели по принципу действия делятся на 1.1) Объемный гидравлический привод – работает за счет изменения объема рабочей камеры(поршневые, шестеренные, пластинчатые, винтовые) 1.2) Гидродинамический привод(лопастные, вихревые)- лопастные насосы и гидравлические турбины.
2) 2.1)Регулируемые 2.1.1)Объемное регулирование-изменение рабочего объема насоса 2.1.2) Дроссельное регулирование
2.2) Нерегулируемые
3)По Давлению 3.1)Низкого давления 2.5-5МПа 3.2)Среднего давления 10-15 МПа3.3)Высокого Давления от 15 МПа
4)По конструктивному исполнению 4.1) Пластинчатые( лопастные, шиберные) 4.2)Поршневые( плунжерные, кривошипные) 4.3)Радиально-поршневые/Аксиально-поршневые 4.4) Шестеренные 4.5) Винтовые
Области применения: В целом, границы области применения гидропривода определяются его преимуществами и недостатками.Применяются в гидравлических прессах, протяжных, шлифовальных станках, тормозных системах, строительная, горная, военная (гидроприводы орудийных башен), автомобильная и др. техника.
§
Преобразование энергии в гидромашине сопровождается объемными, гидравлическими и механическими потерями.
Объемные потери–Утечки жидкости через неплотности. Объемные потери возрастают при увеличении перепада давления. 
Где 
-коэффициент расхода уплотнения; 
-эквивалентное живое сечение уплотнения; 
– приведенный напор перед уплотнением.
Гидравлические потери
, обусловленые гидравлическими сопротивлениями, определяются потерями напора 
( потерями давления 
) в самой машине. Увеличиваются с увеличением скорости жидкости и не зависят от давления. Эти потери возрастают с увеличением скорости жидкости и не зависят от давления. 
; 
-местные потери, 
– потери по длине.-скорость, 
-коэффициент местного сопротивления, L – длина элемента, d – характерный размер сечения (для круглых труб это диаметр), 
– коэффициент потерь на трение по длине.
Механические потери
– это потери от трения вподшипника и уплотнениях гидромашины.
Баланс мощности насосов и гидродвигателей-соотвественно:
Где 
– мощность насоса ( мощность, потребляемая насосом на валу); 
-полезная мощность насоса( мощность, сообщаемая насосом жидкости) 
– суммарные потери мощности в насосе; 
– мощность гидродвигателя ( полезная мощность на валу); 
– мощность, потребляемая гидродвигателем( мощность, отдаваемая потоком жидкости гидродвигателю); 
– суммарные потери мощности в гидродвигателе.
Баланс мощности гидропередачи
Где 
– потери мощности в гидролинии, состоящие только из объемных 
и гидравлических 
потерь , т.е. 
.
КПД– основной технический показатель гидропередачи. Для передач с вращательным движением входного и выходного звеньев основными являются также передаточное отношение и коэффициент трансформации момента.
КПД:
Гидропередачи 
; насоса 
; гидродвигателя 
;гидролинии 
;
Для гидропередачи с вращательным движением входного и выходного звеньев-:
Где: 
, 
– момент на валу соответственно гидродвигателя и насоса; 
, 
– угловая скорость вала соответственно гидродвигателя и насоса; 
– коэффициент трансформации момента; 
– передаточное отношение.
3. Рабочие жидкости для гидросистем на нефтяной основе.
Рабочие жидкости бывают: а) на нефтяной основе(масла) б) на синтетической основе( на основе химического синтеза- к маслу отношения не имеет в) на водной основе
Рабочее тело должно иметь большой модуль объемной упругости ( насколько должно повыситься давление для изменения объема. 1,5-1,9 ГПа- минеральные; 0,6- 1,5 ГПа – синтетические)
Обозначение рабочих жидкостей: присутствуют буквы МГ, а после них кинетическая вязкость в сантистоксах [сСт] при 50°С в РФ, при 40 °С заграницей.
Маркировка рабочих жидкостей в РФ: 1)Общепромыслового назначения(МГ) 2) Для мобильных объектов(МГЕ) 3) Для авиационных объектов(АМГ) 4) Для электростанций и гидроприводов (не вступают в химическую реакцию с водой)
Зарубежные масла : 1) Пишется производитель 2) допуск SAE 3) 2 число минимальная вязкость в сантистоксах при 100 °C4) Если зимнее, то 0W(до -35°C), 5W(до -30°C), цифра- температурный придел прокачиваемости масла в холодных условиях. 5) API- AmericanPetroliuminstitute 6) тактность двигателя. CJ-4, SG-4. 4- тактнось двигателя, . CJ- Compression( дизель), SG- Spark(искра).
MOBILE 10W30 SAE SG-4
Рабочая жидкость– жидкость которая выполняет функцию рабочего тела и дополнительные функции:1) смазка трущихся поверхностей 2) охлаждение пар трения 3) удаление продуктов износа 4) защита детали от коррозии.
Энергоемкость рабочей среды: 
Масла – рабочие жидкости на основе нефти. 85-98% -базовое масло. 2-15 присадки.
Масла получают в результате переработки нефти(Дистелятные, прямогонные)
Параметры, характеризующие масла: 1) 
вспышки.2) застывания-температура при которой поверхность жидкого топлива в пробирке под углом 45° в течении 1 мин не возвращается в горизонтальное положение 3) испаряемость-показатель испаряемости при выдержке их в течении 4 ч при 50°С 4)совместимость с материалом уплотнений и покрытий
Температурно-вязкостная характеристика-одна из главных характеристик масел-график зависимости температуры(ордината) от вязкости(абцисса).Вя́зкость (вну́треннеетре́ние) —свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. В результате работа, затрачиваемая на это перемещение, рассеивается в виде тепла.
Нафтеновые или циклановыеуглеводороды– основная составляющая базовых масел. Они обладают 1)приемлемой температурно-вязкостной характеристикой 2)большой плотностью 3)меньшей застывания, чем парафины.
Ароматические углеводороды– 1) Обладают высокой растворяющей способностью 2)наибольшую плотность 3)наибольший коэффициент преломления 4) плохая вязкостно-температурная характеристика.
Анилиновая точка- оценка углеводородов в базовом масле – критическая растворения продукта в анелине (68-90°С)
Методы получения базовых масел: 1)Термическая перегонка – разделение нефти на фракции в зависимости от состава. Получаютдистиллятные базовые масла. Недостатки:1.высококачественный продукт можно получить только из ограниченно количества источников нефти. 2. Большой расход серной кислоты 3. загрязнение окружающей среды 2)Метод гидрокрекинга – при расщеплении получают гидрогенизаторы 3) Метод гидроизомеризации- для выскокопарафинового сырья. Получают гидроизомеризаторы.
Присадки. 1)Вязкостные присадки(загустители) – различные полимерные соединения сложных эфиров. А)Винеполы Б)Полиметокрылаты В)полезобутилены.
2) Антифрикционные присадки – ингибиторы окисления- а)повышают стойкость масел к изменениям связанным с окислением б)предотвращают образование органических кислот, остатков, масел, коррозии в) прерывают цепные химические реакции окисления. Делятся на 2 группы: 1.фенолы и амины ( пригодны при до 130°С) В высокочувствительных маслах. 2. фосфатные соединения-дитиофосфат цинка.(антиокислительные, антикоррозионные, противоизносные свойства)
3)Антикоррозионные ингибиторы коррозии.- ПАВ –поверхностно-активные вещества. 1.Экранирующего действия 2. Анодногодействия 3.Катодного действия – образуют соединения и ПАВ на отрицательно заряженных участках.
4)Многофункциональные присадки- 1.Антикоррозионные свойства 2.противоизносные 3.противозадирные (уменьшают момент трения).
5)Противоизностные присадки- улучшают смазочную способность при сухом или граничном трении ( в момент пуска) .
6) Противопенные присадки- уменьшается коэффициент поверхностного напряжения. Кремне-органические соединения-полисилоксаны. Снижает давление насыщенных паров и испаряемость масла.
§
Синтетические
Используют при работы больших чем у минеральных масел(80-90°С- длительная работа; 110-120 – кратковременная работа) и при необходимости более стабильных характеристик. Все типы органических жидкостей обладают по сравнению с минеральными маслами повышенными противопожарными свойствами.
Минусы синтетических масел: 1)высокая стоимость 2)ограниченность ресурсов 3) плохо взаимодействует с материалами уплотнения, некоторыми металлами. 4) Токсичность многих видов жидкости или продуктов разложения.
1)Фтор-органические жидкости: а) полная негорючесть б) термическая стабильность в) не токсичны г) не контактируют с воздухом
2)Диэфиры-это рабочая жидкости на основе двух основных кислот или маслянистые жидкости с хорошее смазывающей особенностью. Достоинства: а)хорошая смазывающая способность б)удовлетворительная вязкостно-температурная характеристика г)малая испаряемость д) высокая вспышки. Недостатки: а)недостаточно устойчивые к окислениюпоэтому в них вводят антиокислительную и противоизносную присадкуб)верхняя граница рабочей . При 230-260°С – разлагаются. Рекомендуется эксплуатация от -30 до 180°С. г) с диэфирами плохо работают рукава и уплотнения из натуральных каучуков. Необходима проверка на совместимость металлами ил свинца, кадмия, цинка.
3) Силоксаны и полисилоксаны — жидкости на основе кремний-органических полимеров. ( ):1 наиболее пологая из всех рабочих жидкостей вязкостно-температурную характеристику, т.е. ее вязкость мало зависит от температуры. 2.Вязкость полисилоксанов увеличивается с увеличением молеулярной массы полимера, что позволило создать широкий ряд базовых силоксановых жидкостей с последовательно увеличивющейся вязкостью. 3.Диапазон вязкостей силоксанов от 10 до 3000 сСт при 250С. 4Большаясжимаемостьи стойкость к окислению. 5.Наимегьшее поверхностное натяжение из всех известных рабочих жидкостей. (-): 1. при 2000С начинают разлагаться с образованием окиси кремния (кремнезема), который является хорошим абразивом, поэтому рабочая температура не превышает 1750С. 2.Смазывающая способность неудовлетворительная (особенно для стали), поэтому их применяют для рабочих жидкостей гидроприводов только в смеси диэфирами или минеральными маслами. 3.Температура застывания чистых силоксанов -80…-900С, но в смеси с другими компонентами в рабочих жилкостях она повышается и не бывает ниже -700С.
4) Фосфаты – жидкости на основе эфиров фосфорной кислоты. Применяют фосфаты в гидроприводах тепловых электростанций (в том числе и атомных) и металлургического оборудования, а также на летательных аппаратах.
Преимущества: а) повышенная огнестойкость б)хорошая смазывающая способность Недостатки: а)Склонные к гидролизу(Это химическая реакция взаимодействия вещества с водой, при которой происходит разложение этого вещества и воды с образованием новых соединений). При гидролизе образовываются фосфатно-кислотные соединения реагирующие со стеклообразными материалами б)плохо работают при низких температурах.в)многие токсичны г)вязкостные характеристики уступают нефтяным маслам.
Водосодержащие жидкости(глицериновые, гликолевые) представляют собой класс огнестойкихрабочих жидкостей, пожаробезопасность которых обеспечивается присутствием в них воды.Основными компонентами водногликолевых жидкостей являются гликоль (обычно, этиленгликоль) — 50-60% и вода -35-45%. В состав рабочих жидкостей также входят водорастворимый загуститель и другие присадки. Преимущества: а)удовлетворительная вязкостно-температурная характеристика б) хорошие смазочные в)хорошие антикоррозионные свойства г)Хорошая совместимость с уплотнениями и рукавами из натуральных каучуков д) малосжимаемые (2 ГПа) е)не воспламеняются при распылении на пламя или на поверхность, нагретую до температуры 7000С
Недостатки: а)высокая электропроводимость б) не горючи до содержания воды не меньше 30 % -необходим регуляторный контроль содержания воды в)не рекомедруется использовать при
§
Гидропривод, применяемый в машинах, позволяет наиболее рационально автоматизировать процессы машин с помощью гидравлических средств автоматизации —гидроаппаратуры, которая в этом случае является элементарной базой автоматизации и выполняет самые разные функции по управлению — от простых до самых сложных.
По назначению всю гидроаппаратуру можно разделить на направляющую, которая предназначена для изменения направления потока жидкости путем полного перекрытия (открытия) проходного канала в аппарате и регулирующая аппаратура предназначена для изменения давления или расхода жидкости путем частичного перекрытия проходного каналав аппарате.
По конструкции: 1.клапанная 2.крановая 3.золотниковая(устройство, направляющее поток жидкости или газа путём смещения подвижной части относительно окон в поверхности, по которой она скользит)
регуляторы могут быть прямого и непрямого действия. К регуляторам прямого действия(кран, ручное управление) относятся те, в которых перемещение регулирующего элемента осуществляется за счет энергии регулируемого объекта, т. е. применительно к гидроаппарату —за счет энергии рабочей жидкости. регуляторы этого типа просты по конструкции и не требуют большой мощности для управления регулирующим элементом.
Если для перемещения регулирующего элемента необходима значительная мощность (сотни ватт и более), то применяют регуляторы непрямого действия, в которых энергия регулируемой среды используется только для управления гидродвигателем, а он уже сам воздействует на регулирующий элемент. При этом мощность сигнала от регулируемой среды незначительна и действует только на чувствительный элемент регулятора. Импульс от чувствительного элемента подается на гидроусилитель, усиливающий сигнал по мощности до значения, необходимого для управления регулирующим элементом.
регулятор непрямого действия состоит из узлов: чувствительного элемента, гидроусилителя и гидродвигателя. Тип гидроусилителя определяет название самого регулятора. Усиление мощности происходит, обычно, в следящем (регулирующем) элементе гидроаппарате за счет подведения к нему энергии от насоса.
Запорно-регулирующий элемент — основная деталь любого гидроаппарата. Конструктивно он может быть выполнен в виде крана, золотника или клапана.
Кран представляет собой симметричное тело вращения цилиндрической, конической, шаровой или другой формы с проходными каналами для жидкости.
Золотник —цилиндрическое тело вращения с несколькими уплотнительными поясками и проточками между ними для прохода жидкости. Существуют также плоские золотники.
Клапанный запорный элемент состоит из седла и собственно клапана, который может иметь различные формы (шара, конуса, тарелки и т. д.).
Направляющая аппаратура-к этой группе аппаратов относятся распределители жидкости, обратные клапаны, гидрозамки и клапаны (выдержки времени, последовательности и логические). В гидроприводе горных машин наиболее распространены распределители жидкости, обратные клапаны и гидрозамки.
Распределители жидкости
В зависимости от числа подводимых и отводимых гидролиний распределители могут быть двухлинейными, трехлинейными(канальными) и т. д., в зависимости от числа фиксированных положений запорного элемента — двухпозиционными, трехпозиционными и т. д. Запорный элемент распределителя может приводиться в движение различными источниками энергии, поэтому различают распределители с механическим (ручным), электрическим, гидравлическим и пневматическим управлением.
Крановые распределители в гидроприводе горных машин нашли самое широкое применение. Конструктивно их запорный элемент выполнен в виде цилиндрической, конической, шаровой пробки или в виде плоского поворотного крана. В запорном элементе имеются проходные каналы для жидкости, а в корпусе, кроме каналов, – соответствующие окна для подвода и отвода жидкости к гидролиниям. При совпадении каналов в кране с окнами в корпусе через распределитель протекает жидкость, при перекрытии окон- распределитель заперт.
Золотниковые распределители – получили наибольшее распространение в гидроприводе благодаря простоте из изготовления, компактности и высокой надежности в работе. Они применяются при весьма высоких значениях давления( до 32МПа) и значительно больших расходах, чем крановые распределители)
Клапанные распределители применяются, в основном, в гидросистемах, в которых необходимо обеспечить хорошую герметичность. Для этого запорный элемент распределителя выполняютв виде конического или шарового клапана.
9.Обратные клапаны и гидрозамки.
Обратный клапан– вид защитной трубопроводной арматуры, предназначенный для пропускания жидкости только в одном направлении.
В зависимости от конструкции запорного элемента они могут быть шариковыми (а) или коническими(б), реже —тарельчатыми (в). Обратный клапан, установленный во всасывающей линии, иногда называют всасывающим или приемным.
Особенность обратных клапанов — небольшое усилие сжатия пружины, прижимающей запорный элемент к седлу, и большая пропускная способность. Обычно потери давления в серийных клапанах не превышают 0,2 МПа, а во всасывающих —на порядок меньше. Иногда для уменьшения потерь давления в клапане пружину не устанавливают. Закрытие клапана в этомслучае происходит под действием силы тяжести запорного элемента, для чего клапан располагают вертикально.
Разновидности обратных клапанов — поддерживающие (подпорные) клапаны и напорные золотники. Они применяются в тех случаях, когда рабочую жидкость необходимо пропускать свободно в одном направлении и с некоторым подпором — в противоположном направлении. В таком клапане выполняют два проточных канала для пропускания жидкости в разных направлениях и два запорных элемента, или один элемент в канале, подпружиненный с обеих сторон.
Гидравлические замки
Для запирания полостей гидроцилиндра в заданном положении поршня применяют управляемые обратные клапаны —гидрозамки. Они бывают одностороннего и двустороннего действия. В горной практике первые применяются, чаще всего, для запирания поршневых полостей стоек гидрокрепей при распоре их между почвой и кровлей выработки и для отпирания — при разгрузке.
Принцип действия: при распоре стойки гидрокрепи рабочая жидкость в гидрозамке одностороннего действия (рнс. 12.5, а) подается через отверстие 3 в корпусе 7 к клапану 4, перемещает его вниз и поступает через отверстие 5 в поршневую полость стойкис прекращением подачи жидкости клапан 4 под действием пружины 6 поднимается и отключает поршневую полость стойки от гидросистемы. При разгрузке стойки жидкость подается в поршневую полость толкателя 7, который, преодолевая сопротивление пружины 2 и сил, действующих на клапан 4, сообщает поршневую полость стойки через отверстия 5 и 3 со сливной гидро- линией. При прекращении давления жидкости на поршень толкателя 1 пружины 2 и 6 возвращают его и клапан 4 в исходное положение.
Двусторонние гидрозамки широко применяются в угольных комбайнах для запирания рабочей жидкости в гидроцилиндрах, управляющих положением комбайна и его исполнительных органов в пространстве .
При подаче жидкости в правую полость двустороннегогидрозамка (рис. 12.5,6) плавающий поршенек 12 перемещается влево и своим толкателем 11 открывает левый клапан 9. Одновременно под давлением рабочей жидкости открывается правый клапан 9гидрозамка, и жидкость поступает в штокоЪую полость гидроцилиндра 8 и сливается из поршневой полости гидроцилиндра через открытый левый клапан 9. С прекращением подачи жидкости в гидрозамок оба его клапана под действием пружин 10 закрываются, и жидкость запирается в обеих полостях гидроцилиндра 8. При подаче жидкости в левую полость гидрозамка процесс протекает в обратном порядке.
Схемы подключения одностороннего и двустороннего гидрозамков к гидроцилиндрам показаны на рис. 12.5, в, г.
§
Дроссель- создает регулируемое местное сопротивление потоку жидкости, площадь проходного отверстия которого можно изменять в процессе работы, изменяя тем самым расход жидкости.дроссели отличаются друг от друга формой проходного отверстия и конструкцией регулирующего элемента. Распространенными являются игольчатые, щелевые и втулочные дроссели. Преимущество дроселя — простота конструкции, недостатки — невысокая точность регулирования и склонность к облитерации при малых расходах вследствие значительного периметра кольцевой щели.
Расход через дроссель зависит не только от площади проходного отверстия, но и от перепада давления: чем меньше 
р, тем меньше Q,и наоборот. Так как перепад давления зависит от нагрузки, приложенной к исполнительному органу, при переменной нагрузке нельзя получить с помощью одного дросселя стабильную скорость выходного звена гидродвигателя. Поэтому дроссели применяются только в тех гидроприводах, где не требуется высокая точность регулирования, мало изменяется нагрузка на гидродвигателе или допускается уменьшение скорости его выходного звена при увеличении нагрузки, и наоборот.
Регулятор потока(расхода) предназначен для поддержания заданного расхода Q вне зависимости от перепада давления р между входным и выходным патрубками аппарата.( Для сглаживания пульсации)Он состоит из дросселя и клапана разности давлений, поддерживающего постоянный перепад давления на дросселе.
Регуляторы расхода часто используют в объёмном гидроприводе, в системах стабилизации скорости движения вала гидромотора или штока гидроцилиндра. Например, будучи установленным в сливной гидролинии он поддерживает на постоянном уровне слив из гидродвигателя, и таким образом поддерживает постоянной скорость движения рабочего органа. На практике, однако, из-за изменений свойств жидкости расход через регулятор расхода колеблется в пределах 10 %.
Принцип работы: жидкость подводится к втулочному дросселю 1 после клапана разности давлений, состоящего из золотника 6, плавающей втулки 5 и пружины 4, которые размещены вместе с дросселем 1 в одном корпусе.
Поддержание постоянного перепада давления на дросселе вне зависимости от изменения значений давления р1 и р2 происходит следующим образом. При уменьшении давления р2 в отводящем патрубке, аппарату передаетсяпониженное давление по обводномуканалу 2 в полость втулки 5. При этом золотник 6 смещается вправо и своей кромкой дросселирует входное окно гильзы в аппарат (при р1), следовательно, давление перед дросселем 1 понижается. В итоге — перепад давления на дросселе остается неизменным. При повышении давления р2 повышается давление в камере втулки 5, а золотник 6, смещаясь влево, уменьшает потерю давления при входе в аппарат. В итоге — перепад давления на дросселе опять остается неизменным.
Если понизится давление на входе p1при неизменном значении р2, то пониженное давление передается по каналам 3 и 7 в полости втулки золотника 6 и плавающей втулки 5. Вследствие уменьшения давления в указанных полостях золотник под действием пружины 4 смещается влево и увеличивает дроссельное отверстие при входе в аппарат. В результате давление перед дросселем 1 увеличивается, а перепад давления на дросселе остается неизменным. При увеличении давления р1 увеличится сила давления, действующая на торцы золотника 6 и втулки 5, и золотник, сжимая пружину 4, смещается вправо, дросселируя входное окно. В итоге — давление перед дросселем 1 уменьшается, а перепад давления на дросселе остается неизменным.
Промышленностью выпускаются также регуляторы расхода со щелевым дросселем (Г55-2), с предохранительным, редукционным или обратным клапаном .
Клапаны соотношения расходов (делители и сумматоры потока).
Делителем потока называется клапан соотношения расходов, предназначенный для разделения одного потока рабочей жидкости на два и более равных потока независимо от величины противодавления в каждом из них. Делители потока применяют в гидроприводах машин, в которых требуется обеспечить синхронизацию движения выходных звеньев параллельно работающих гидродвигателей, преодолевающих неодинаковую нагрузку. Делитель потока состоит из двух нерегулируемых дросселей и двух дросселей, проходные сечения которых могут автоматически изменяться благодаря перемещению плунжера. Делитель потока может также быть и сумматором потока.В этом случае в подводимых к нему двух трубопроводах поддерживается постоянный расход рабочей жидкости. 
13.Гидродинамические передачи: гидромуфты, гидротрансформаторы.
Гидропередача – устройство для передачи механической энергии посредством потока жидкости, в которое входят динамические машины( лопастные гидродвигатели и насосы). Гидродинамическая передача в отличии от объемной предназначена только для передачи крутящего момента. Ее основные рабочие элементы- колеса лопастных гидромашин
Гидротрансформатор – устройство для передачи мощностей от приводных двигателей к исполнительным элементам, требующим сравнительно малых скоростей вращения и больших моментов.
Основными элементами гидротрансформатора являются насосное колесо 1, турбинное колесо 3 и реактор 2, жестко связанный с неподвижным корпусом 4.Мощность от приводного двигателя подводится к насосному колесу 1, при вращении которого механическая энергия преобразуется в гидравлическую (создается напор) вследствие силового взаимодействия его лопаток с жидкостью. Под воздействием центробежной силы масло из насосного колеса двигается в турбинное колесо, где при соприкосновении с лопатками турбины отдает ему свою энергию, приводя его во вращение.При этом переносное движение масла возникает при воздействии вращающихся лопаток насосного колеса. А относительное движение возникает под действием центробежных сил – масло перемещается от центра насосного колеса к его периферии. Реактор представляет собой неподвижное лопаточное колесо и предназначен для изменения момента количества движения жидкости, протекающей в гидропередаче. Благодаря наличию реактора в гидротрансформаторе момент на ведущем валу в общем случае не равен моменту на ведомом валу, поэтому гидротрансформатор можно представить как редуктор с переменными значениями передаточного отношения и коэффициента трансформации момента. Причем, изменение этих технических показателей происходит плавно, бесступенчато.
Существуют передачи, в которых необходимо изменение только передаточного отношения при постоянном передаваемом моменте(Передаточное отношение ( 
) — одна из важных характеристик механической передачи вращательного движения.Передаточное число показывает, во сколько раз вырос момент силы( или диаметр звеньев, или количество зубьев звеньев или угловое ускорение звеньев или частота вращения звеньев) в результате её работы(т. е. на ведомом валу). 
). Одна из первых таких гидропередач была разработана в 1910 г. на базе гидротрансформатора, из схемы которого исключили неподвижный реактор, и получила название — гидродинамическая муфта (гидромуфта).
Гидромуфта состоит из насосного колеса 1, закрепленного на ведущем валу, турбинного колеса 3, закрепленного на ведомом валу, и корпуса 4 с уплотнением. Как правило, корпус жестко связан с насосным колесом. Из-за отсутствия реактора потери напора в гидромуфте значительно меньше, чем в гидротрансформаторе, а КПД выше: при номинальном моменте он составляет 0,95—0,97 (против 0,87—0,9 в гидротрансформаторе).
Гидромуфты выпускаются с тором и без него. Опыт эксплуатации показал, что последние имеют лучшие показатели, так как поток жидкости в них при изменении режима работы может принимать конфигурацию, которая обеспечивает наименьшие потери напора.
Рабочие колеса обычно имеют одинаковую лопастную систему. Лопатки обоих колес, чаще всего, плоские, устанавливаемые по радиусу, что кроме унификации изделий позволяет получить неизменные характеристики гидромуфт в том случае, если в процессе эксплуатации ведущий и ведомый валы функционально взаимозаменяемы (например, при спуске груза). Во избежание колебательных явлений число лопаток на каждом колесе должно быть неодинаковом (обычно насосное колесо имеет на 3—5 лопаток больше). Для уменьшения потерь напора в гидромуфте обеспечивают минимальный осевой зазор между колесами (2—3 мм).
Регулируемые гидромуфты постоянного заполнения с шибером или с поворотными лопатками одного из колес не имеют внешнего отвода жидкости из рабочей полости (замкнутые гидромуфты), поэтому при работе таких гидромуфт выделяется большое количество тепла. Это обстоятельство приводит к уменьшению вязкости жидкости, увеличению утечек, а также к возможному возгоранию масла в случае его использования в качестве рабочей жидкости. Такие гидромуфты применяются только при небольших значениях передаваемой мощности или при малом диапазоне регулирования.
Гидродинамические передачи обладают рядом преимуществ: преобразования моментной характеристики приводного двигателя в соответствии с требованиями нагрузки; простота и надежность предохранения приводного двигателя от перегрузки; сравнительно высокая компактность при значительной передаваемой мощности; возможность бесступенчатого регулирования скорости выходного звена.
В гидродинамических передачах менее жесткая связь между валами, чем в объемных, что способствует сглаживанию пиковых нагрузок и колебаний при вращении.
Гидродинамические передачи конструктивно проще объемных, и поэтому надежнее в эксплуатации. Они менее требовательны к чистоте рабочей жидкости и ее смазочным свойствам. Кроме того, давление жидкости в них меньше, чем в объемных передачах.
Недостатки гидродинамических передач: нагрев рабочей жидкости в процессе эксплуатации; интенсивное уменьшение КПД при перегрузках; утечки жидкости, особенно в аварийных случаях.
Гидродинамические передачи широко применяются в различных отраслях промышленности: гидромуфтами снабжены привода всех штатных скребковых и некоторых ленточных конвейеров, струговые установки; гидротрансформаторы устанавливают на мощных автомобилях, тепловозах и кораблях.
