Гідравлічні акумулятори, їх типи, будова та принцип дії. Ущільнення, вимоги до них.

Гідравлічним акумулятором називається пристрій, призначений для накопичення енергії робочої рідини, що знаходиться під надмірним тиском, з метою подальшого використання її в гідроприводі.

Застосування акумулятора дозволяє істотно підвищити ефективність гідроприводу в різних режимах його роботи. При цьому акумулятори можуть виконувати різноманітні функ відрядження:

а) служити додатковим джерелом енергії, накопичуючи її в періоди пауз у споживанні рідини виконавчими двигунами гідроприводу і повертаючи її в систему при максимальних витрат, що знижує необхідну потужність і подачу насосів, при цьому застосування акумулятора особливо раціонально в гідросистемах з великими піками витрати енергії;

б) служити в якості джерела аварійного живлення окремих ділянок або всієї гідросистеми або харчування об'єктів, що перебувають під тиском при відсутності в них витрати, наприклад, у системах крокуючих і гальмівних гідравлічних механізмів;

в) згладжувати пульсації тиску рідини, викликані роботою насосів, спрацьовуванням засобу правління, характером навантажень, гідравлічними ударами в магістралях.

Принцип дії акумулятора аналогічний дії маховика або пружини у механічній системі. Залежно від механізму накопичення і повернення потенційної енергії розрізняють гідроакумулятори вантажні, пружинні, пневматичні (газові).

В гідроприводі гірських машин застосовуються пневматичні акумулятори і рідше, при малих обсягах і низького тиску, пружинні.

Ущільнення з'єднань гідроприводу

Ущільненнями називаються пристрої, призначені для запобігання витоку рідини через зазори між елементами гідравлічних пристроїв. Для ущільнюючих вузлів гідроприводу допускаються тільки такі витоку і перетечки, які практично не впливають на характеристики гідроприводу. На практиці ущільнення вважають герметичними, якщо після тривалої роботи витік в них не виявляється візуально.

Ущільнення є найважливішими елементами гідроприводу. Вони визначають межі допустимих тисків і швидкостей, надійність і ресурс роботи гідроагрегатів і якість їх характеристик.

Ущільнення досягається двома шляхами: забезпеченням малого зазору між поверхнями деталей, що з'єднуються (безконтактні захисні кільця ) встановлюються по одній або обох сторін кільця. Розглянуті ущільнення придатні для роботи в середовищах мінеральних масел і водних емульсій при тиску до 60 МПа.

Застосовувані в гідроприводі ущільнення за призначенням поділяються на дві групи: 1) ущільнення нерухомих з'єднань і 2) ущільнення рухомих сполук. Останні в свою чергу поділяються на ущільнення прямолінійно переміщуваних поверхонь і ущільнення обертових поверхонь.

Для ущільнення поршнів гідравлічних циліндрів стійок і домкратів механізованих кріплень застосовуються манжети гумові з захисними кільцями і без них (ГОСТ 14896-74). У ряді випадків застосовують дубльовані ущільнення. Для з'єднання з круговими рухами елементів (ущільнення валів гідравлічних машин) в гідроприводі гірських машин застосовують манжети гумові з пружиною (ОСТ 1244011-75) ущільнення Манжетні зазвичай використовуються в поєднанні з іншими видами ущільнень, наприклад пилезахисними або брудозахисними.

а) 5) д)

Схема ущільнення кільця круглого перетину:

а - вихідне положення ущільнювального кільця; б - робота ущільнювального кільця

Очищення робочої рідини

У робочої рідини з плином часу з'являються забруднення, що складаються з продуктів зносу деталей гідроприводу, продуктів її окислення і сторонніх частинок, що потрапляють в гідросистему з навколишнього середовища.

Розрізняють дві стадії забруднення робочої рідини: початкову, коли робоча рідина забруднюється в процесі складання гидроэлементов на заводі або при монтажі і ремонті в результаті поганий промивання деталей, і експлуатаційну, коли робоча рідина забруднюється в процесі роботи гідроприводу в результаті зносу і корозії деталей, а також проникнення атмосферної пилу через нещільності в баку.

Пористі фільтри по способу утримання забруднюючих частинок діляться на поверхневі і глибинні. Поверхневі фільтри затримують тверді частинки лише на поверхні фільтрувальних елементів. До них відносяться різні сітки, тканини, папір та ін. У глибинних фільтрах рідина проходить через товщу матеріалу (пористий метал, кераміка, мінеральна вата та ін.). Завдяки великій площі фільтрування глибинні фільтри мають більший термін служби, ніж поверхневі.

По якості очищення фільтри діляться на фільтри тонкого і грубого очищення. Фільтри тонкого очищення прийнято вважати такі, які утримують частинки розміром менше 10 мкм. Фільтр грубої очистки вважаються такі, які утримують частки крупніше 12-15 мкм. Основне призначення фільтри грубого очищення - запобігти попаданню в гідроагрегати великих часток, які можуть випадково потрапити в рідину.

Фільтруючі елементи грубої очистки зазвичай виготовляють з металевих сіток, а елементи тонкого очищення - з фільтрувального паперу.

У практиці застосовують комбіновані фільтри, що складаються з фільтрів тонкого і грубого очищення.

Резервуари (баки) для робочої рідини гідроприводу і гідромагістралі.

Бак є резервуаром для розміщення запасу робочої рідини, використовуваної в гідроприводі, яку він одночасно віддає у всмоктуючу магістраль насоса і отримує її з зливний гідролінії. Основним параметром бака є його корисна ємність, яка повинна бути достатньою для вміщення робочої рідини, що зливається з системи, і підтримання необхідного рівня рідини при роботі гідроприводу. Внутрішня порожнина бака може з'єднуватися з атмосферою або перебувати під надмірним тиском.

Виходячи з допустиму величину встановленої температури, зазвичай місткість бака вибирають рівною 2,5-3-хвилинної подачі насоса, при цьому досягаються необхідні умови обміну та охолодження рідини. При проектуванні бака керуються вимогами і рекомендаціями ГОСТ 16770-71"Баки для гідравлічних і мастильних систем. Загальні технічні умови". Конструкція бака повинна забезпечувати відстій рідини, необхідне її охолодження, запобігати проникнення повітря в робочу рідину і її спінення, виключити потрапляння забруднюючих частинок з навколишнього середовища. Це досягається як особливостями конструкції бака, так і раціональним розміщенням комплектуючих його пристроїв. Для забезпечення відстою робочої рідини бак повинен мати не менше двох відсіків, створюваних перфорованими перегородками, при цьому всмоктувальні і зливні канали рас-вважають в різних відсіках нижче можливого рівня рідини, який підтримують в заданому стані. Для усунення попадання в бак пилу разом з повітрям, що надходять у нього при зміні рівня рідини, застосовуються фільтри або клапани. Для зміни робочої рідини бак забезпечується спускний магнітної пробкою для уловлювання продуктів зносу сталевих деталей. Баки, вбудовані в корпус забійних машин, повинні бути ізольовані від мастильних ванн редукторів. В закритих гідросистемах, де рідина не контактує з атмосферним повітрям, баки забезпечуються роз'єднувальними перегородками мембранного або поршневого типу або заповнюються інертним газом.

Комплекс заходів по технічному обслуговуванню та

ремонту елементів гідроприводу.

Найбільш частими причинами відмов гідроприводів бувають: а) робота на забрудненій робочої рідини; б) перегрів насоса або робочої рідини; в) обмерзання гідродвигунів, насосів або корзини; г) підвищення тиску вище норми; д) корозія і порізи тертьових поверхонь.

В процесі проектування можна зменшити число відмов за вказаними причин відповідним вибором елементів і їх раціональної установкою.

Забрудненість робочої рідини в експлуатації можна істотно знизити, якщо гідропривід буде оснащений фільтрами з необхідною тонкістю очищення рідини і достатньою пропускною здатністю. Фільтри повинні бути захищені запобіжними клапанами і бути легко доступними в процесі експлуатації для видалення відстою. У практиці проектування часто встановлюють фільтри в нижній частині камери, так що забруднення осідають на фільтруючій сітці, перепад тиску на сітці зростає, і сили тиску розривають сітку. Фільтри з недостатньою фільтруючої поверхні вимагають частої чищення, що в процесі експлуатації призводить до збільшення простоїв машини на техобслуговуванні.

Кількість забруднюючих домішок зростає, якщо внутрішні поверхні машин або труб покриті цинком, кадмієм або іншими гальванічним покриттям, тому слід уникати цих покриттів.

Перегрів насоса може статися внаслідок його тривалої роботи на запобіжний клапан або внаслідок роботи всуху; перегріву можна уникнути, якщо забезпечити гідропривід засобами розвантаження насоса, роботу всуху можна виключити шляхом блокування двигуна насоса за рівнем рідини в баку і положення заслінки всмоктуючого трубопроводу. Необхідна також блокування двигуна по температурі насоса.

При низьких температурах можлива робота насоса всуху при запуску, коли в'язкість рідини висока. Приводи для роботи при низьких температурах необхідно забезпечувати влаштуй-державами для підігріву рідини,

Робота насухо можлива також при надмірному вспінення робочої рідини; щоб уникнути спінювання рідини, слід мати достатній обсяг бака, рівний трихвилинний подачі насоса, або воздухоотделители.

Засувки всмоктуючих трубопроводів і пристрій для контролю рівня робочої рідини повинні бути легко доступні.

Обмерзання двигунів і насосів можливо при негативних температурах, коли в робочу рідина потрапляє вода. При проектуванні повинна бути передбачений захист від попадання амтосферной вологи в бак і простота видалення відстою, необхідно передбачити можливість ручного прокручування насоса на предмет виявлення заклиниваний перед запуском насоса, а також можливість опрацювання двигунів на малій швидкості.

Перевищення тисків виникає при довільній перебудові запобіжних клапанів і при використанні швидкодіючих кранів, особливо, якщо є ділянки труб зі швидкістю течії рідини понад 5 м/с. При проектуванні слід уникати установки электромагнитних кранів в механізмах, які можуть заклинило. Необхідний надійний контроль тисків.

Корозії піддаються штоки гідроциліндрів, золотники і місця контакту металів з різним електрохімічним потенціалом. В процесі проектування слід передбачати захист контактів оксидуванням, виключати можливість накопичення вологи в незахищених поверхонь і забезпечувати легку доступність хромованих поверхонь штоків для нанесення захисної змащення. Розміщення гідроциліндрів повинно виключати можливість падіння на хромовані поверхні штоків шматків породи і т. п., щоб уникнути відшарування покриття і забоїин.