А.С. Наземцев Д. Е. Рыбальченко Пневматические и гидравлические приводы и системы Часть 2 Гидравлические приводы и системы Основы Допущено Министерством образования Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по специальностям технического профиля Москва ФОРУМ 2007 УДК 62-85(075.32) ББК 34.4472я723 Н19 Рецензент: кандидат технических наук, заведующий лабораторией гидросистем станков «ЭНИМС» Свешников Владимир Константинович. Авторы: А.С. Наземцев (гл . 1-11) Д.Е. Рыбальченко (гл. 12) Рисунки выполнены А.С. Наземцевым (гл. 1-11) и А.Л. Белковским (гл . 12) Наземцев А.С. Н19 Пневматические и гидравлические приводы и системы. Часть 2. Гидравлические приводы и системы. Основы. Учебное пособие / А,С. Наземцев , Д.Е . Рь.1б_s3лQче1-1ко. - М . : ФОРУМ, 2007 - 304 с . ил . ISBN 978-5-91134-128-2 Учебное пособие посвящено современным машиностроительным гидроприводам межотраслевого приме­ нения. Описаны структура и принципы построения гидравлических приводов , функциональное назначение , конструктивные особенности, принципы действия и условные графические обозначения основной элементной базы: насосов, исполнительных механизмов, направляющих и регулирующих гидроаппаратов, устройств кон­ троля и измерения основных параметров потока рабочей жидкости. Изложена методика проектирования и рас­ чета гидроприводов поступательного и вращательного действия, приведены сведения по монтажу, наладке и 9 .ксплуатации гидравлических приводов. Рассмотрены вопросы построения и функционирования различных типов централизованных систем смаз­ ки , приведены сведения по системам охлаждения . Для студентов машиностроительных специальностей , слушателей отделений переподготовки и повыше­ ния квалифиJ<ации е области автоматизации технологических процессов и производств . УДК 62-85(075.32) ББК 34.4472я723 ISBN 978-5-91134-128-2 © ЗАО «ЭКОИНВЕНТ», 2007 Огла_вление Предисловие Введен!"е ........ ................................... ................... .... 7 ............................................... ................ ... ... 8 1. Структура гидроприводов .. . ... .... .. ... . .. ....... ... . . .. .. ... .. .. . .... ... .. .. 11 2. Физические основы функционирования гидросистем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.1. Силы , действующие в жидкости . Давление . .... . . .. .... . .. ... ... .. .. .. .. .. , ... .... 16 2.2. Основные свойства жидкостей . . .. . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.3. Основы гидростатики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2.4. Основы гидродинамики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.4.1. Расход .. . .. .... .. . .. . ... . ... . . . ... . .. . .• . ,. . . ., .. .. ..... ... .. . . .. . .... 27 2.4.2. Уравнение Бернулли для потока идеальной жидкости . .. . . . ... .... .. . . ...... ... . 28 2.4.3. Уравнение Бернулли для потока реальной жидкости ........ . .. ... .. .. .. . ... .. . . 31 2.4.4. Режимы течения жидкости .. .. . .. . .. .. . .. .... .. . .. . ....... . ..... . . .... ... 32 2.4.5. Потери энергии в гидросистемах . . . ... . ..... . ... . ... .. .. ...... .. . ... . . ..... 33 2.4.6. Течение жидкости в коротких каналах с дросселированием потока .. ..... . . ... ... . . . 38 2.4. 7. Кавитация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 2.4.8. Гидроудар ... .. .. .. .. ... .... ........ ... . .. .. .. .. .. ... , .. ., .. .•. . .. .. . . . . 41 З. Энергообеспечивающая подсистема .. .. . . .. ...... .. . . ..... . .. . ................ . . _43 3.1. Рабочие жидкости ... . .. .. ... .. .. .. .. ...... . . . .. . . .... ... . ... ... .. .. .. . .. ... 44 3.2. Трубопроводы и присоединительная арматура .. , , . ., .. , . , . . ..... ... . . . .. . . .. . .... . 48 3.3, Насосы . . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 3.3.1. Шестеренные насосы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 3.3.2. Пластинчатые насосы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 3.3.3. Радиально-поршневые насосы . . . ... . , . . . .. . . . .. . . .. . .. . . .. .. ...... .. . .... 59 3.3.4. Аксиально-поршневые насосы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 3.3.5. Винтовые насосы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 3.3.6. Статические характеристики объемных насосов ... ... .. . , . .. , , . , . .. .. . . . .. .... 63 3.3.7. Реrулирующиеустройства .... . . .. .. . . ... . . . .... . .. .... . .. ........ . . ..... 65 3.4. Гидроаккумуляторы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 3.5. Дополнительное оборудование . .. .. .... . .. . . . .. .. . .. .. ... ..... . .. .. . . .... .. . .. 71 • 3.5.1. Гидробаки .. .. ..... ... .. . . , . , .. . . . .. .. . .. ..... ..... .... . .. . .... . ..... 71 3.5.2. Фильтры ... .... ..... . . .. .... . . ... .... . ...... . . . ........ . . . . .. .... . . . 72 3.5.3. Теплообменные аппараты . ... . .. .. .. .. ... .... . . .. .. . .. .. .. . . .. ...... . ... 76 3 Оглавление 4. Исполнительная подсистема . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 4.1. Гидроцилиндры . ... . ....... . ...... . .... .. ...... . ...... . .... .. .... ... .. .. , .. 78 4. 1.1. Плунжерные гидроцилиндры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 4 .1.2. Поршневые гидроцилиндры .... .. . . ... . .. . , , . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 4.1.3. Телескопические гидроцилиндры . ............ . ... . .. . ..... . ..... .. .... .. .. 82 4.1.4. Креппе_ние гидроцилиндров . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 4.2. Поворотные гидродвигатели . .. ..... .. ..... . ..... .. .... .. . .• . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 4.3. Гидромоторы . .. . .. .. ... .. . . .... ... .. .. . .... .... . ... . . . .... . . ... .... ... ... 86 5. Направляющая и реrулирующая подсистема . .. .. ...... . .. . . .. .. . . ... . .. . , . , , . , . . . 87 5.1 . Направляющие гидроаппараты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 5.1.1. Гидрораспределители .. , . ... , .. .. .. . , . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 5.1.2. Обратные клапаны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 р.1.3. Гидрозамки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 5.2. Регулирующие гидроаппараты . .. . . .. . . . .... ... ... .... . . . , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 О 5.2.1. Гидроаппараты управления давлением . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 О 5.2.2. Гидроаппараты управления расходом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 6. Информационная подсистема .. .. .. . . ... ... .. ...... . .... . ...... . ... . . . . . . . . .. . 131 6.1 . Контроль давления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 6.2. Контроль расхода ..... . .... . ............ .. ... ... ..... .. ... ... .... . . . . . .. , . 136 6.3. Контроль температуры . ... . . .. . .. . . . .. .... .. .. . .. .. . . .. . .. . ...... . ... . . . . . . 140 6.3. Контроль уровня рабочей жидкости в ба.ке . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 6.4. Контроль чистоты рабочей жидкости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 7. Гидроприводы с электрическим пропорциональным управлен"1ем ... , . .. ............. 144 7 .1 . Пропорциональные электромагниты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 7.2. Гидроаппараты сэле~трическим пропорциональным управлением .. ..... . .... .. .... .. . 148 7 .2.1. Клапаны давления . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 7.2.2. Гидрораспределители ........ .. .... . .. . ... .. ... .. ..... ·• · ..... .. .... .. . 149 7.2.3. Регуляторы расхода .. . .. .. . .. . . • .... , . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152 7.3. Электронные усилители ...... . .... .. ..... . ............ . .... .. ..... . . . . .. . . . 153 7.4. Электрогидравлические усилители . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 8. Монтаж гидроаппаратов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 8.1 . ГидрQаnпараты резьбщюго исполнения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 8.2. Гидроаппараты встраиваемого исполнения .... .. ... . ...... .. ....... . .......... .. 161 8.3. Гидроаппараты стыкового исполнения . . . . ... . . . ... .... ..... .. .. .. . .. . . .. .. . .. . . 162 8.4. Гидроаппараты модульного исполнения 164 4
