Дисциплина "гидравлические и пневматические системы". Гидравлические и пневматические системы

Компрессор является источником сжатого воздуха, питающим все агрегаты пневматической системы. На грузовых автомобилях и автобусах применяют одноступенчатые двухцилиндровые компрессоры одностороннего действия.

Производительность компрессора зависит от частоты вращения коленчатого вала n , хода и диаметра поршня. Она находится в пределах (40¸ 170) л/мин при n =1000 мин -1 . Мощность, потребляемая компрессором составляет (0,5¸ 2,2) кВт (0,7¸ 3,0 л.с.).

С целью экономии затрат энергии на привод компрессора предусмотрено отключение подачи воздуха в систему, когда давление в ней достигнет заданного уровня (7,0¸ 7,3 кг/см 2). При этом давлении срабатывает регулятор давления, и открывает доступ сжатому воздуху в разгрузочное устройство.

У автомобиля ЗИЛ-130 регулятор давления подает сжатый воздух по горизонтальному каналу в блок цилиндров компрессора под плунжеры 1 разгрузочного устройства, изображенного на рис. 8.2. Плунжеры через толкатели 2 открывают впускные клапаны 3 обоих цилиндров, сообщая полости цилиндров между собой. Таким образом, воздух не сжимается, а перекачивается из цилиндра в цилиндр не поступая в систему. (Теоретическая удельная работа, затрачиваемая в компрессоре определяется по формуле , из которой видно, что, при равенстве давлений воздуха в начале р 1 и в конце р 2 процесса сжатия, она равна нулю). При снижении давления воздуха в системе автомобиля до определенного уровня (5,6¸ 6 кг/см 2) регулятор давления прекращает подачу воздуха и соединяет подплунжерное пространство с атмосферой. Плунжеры 1 опускаются, освобождая впускные клапаны 3, и компрессор начинает нагнетать воздух в пневматическую систему.

Регулятор давления - служит для автоматического поддержания необходимого давления воздуха в пневматической системе. Он ограничивает минимальный и максимальный пределы давления в ПС путем подачи сжатого воздуха в разгрузочное устройство компрессора или удаления из него, обеспечивая при этом включение или выключение подачи воздуха компрессором в систему.

В отечественных автомобилях применяют регуляторы давления двух типов: с шариковыми клапанами и диафрагменные. Регулятор давления с шариковым клапаном АР-10 представлен на рис. 8.3.

В корпусе 6 размещены два шариковых клапана 4 и 5, которые действуют на стержень 3, связанный с регулировочной пружиной 9 через шарик 2. При давлении в пневматической системе ниже максимального, пружина 9 удерживает впускной клапан 5 в прижатом состоянии к гнезду в корпусе 6 и полость разгрузочного устройства компрессора сообщается с атмосферой. Если давление в системе превысит максимальное, то под действием силы давления впускной клапан 5 откроет отверстие и одновременно выпускной клапан 4 перекроет выпускное отверстие гнезда 8. В этом положении связь полости разгрузочного устройства компрессора с атмосферой прерывается. Сжатый воздух проходит через впускной клапан 5 и поступает в разгрузочное устройство компрессора.

Верхний предел давления регулируют колпаком 1 (изменяют натяжение пружины 9). Разность давлений, при которой включается или выключается разгрузочное устройство, устанавливается изменением количества прокладок 7 под корпус 6 выпускного клапана. При снятии прокладок разность давлений увеличивается, при добавлении - уменьшается.

Регулятор давления АР-11 крепится к блоку цилиндров компрессора и отличается от АР-10 наличием двух фильтров на входе и выходе, что повышает надежность.

Масловлагоотделитель (рис. 8.4) - устанавливается перед баллонами и предназначен для очистки сжатого воздуха, поступающего из компрессора от масла и влаги. Масло оказывает вредное действие нарезиновые детали пневматической системы, а пары воды, конденсируясь в узлах системы при отрицательных температурах замерзают, что приводит к нарушению работы основных элементов пневматической системы автомобиля.

В корпусе 1 установлен обратный клапан 2, прижимаемый к гнезду пружиной 3. Сверху корпус закрыт пробкой 4. Для уплотнения корпуса и стакана 7 установлено резиновое кольцо 8 (уплотнение происходит при затяжке конусного наконечника стяжного стержня 6). Воздух из компрессора поступает в отверстие А, проходит через латунную сетку элемента 5, отделяясь от масла и влаги, поступает в отверстие стержня, и, отжимая обратный клапан, выходит в трубопровод, связанный с баллоном.

Оставшееся на сетке масло и влага стекают в стакан 7. Для выпуска конденсата в нижней части стакана устанавливают сливной краник.

Для повышения надежности работы пневматической системы и исключения замерзания конденсата применяют антифризный насос, который устанавливают между масловлагоотделителем и регулятором давления. Он служит для подачи в пневматическую систему порции морозостойкой жидкости, которая находится в специальном бачке.

Антифризный насос должен работать только в холодное время года. В теплое время его снимают. Он заполняется смесью этилового (300 см 3) и изоамилового (2 см 3) спиртов.

Воздушные баллоны - служат для аккумулирования сжатого в компрессоре воздуха. Благодаря им компрессор работает под нагрузкой кратковременно, а при достижении определенного давления в баллонах разгружается на время, пока из них не израсходуется определенное количество воздуха.

В зависимости от расхода сжатого воздуха потребителями, необходимо иметь определенный запас, которого должно хватать на некоторый период работы пневматической системы при внезапном прекращении работы компрессора.

Общий объем баллонов влияет на работу компрессора. При установке баллонов большого объема компрессор включается реже, но работает дольше, что может привести к его перегреву и снижению производительности. При малых объемах сокращается время непрерывной работы компрессора, но увеличивается частота его включений.

Наиболее распространенный воздушный баллон состоит из цилиндрической обечайки и двух штампованных выгнутых днищ, приваренных к ней. На баллонах к днищам и к обечайке сверху и снизу приварены бобышки, имеющие резьбовые отверстия для присоединения воздухопроводов и сливных краников. После сварки баллоны снаружи и изнутри покрывают коррозионно-устойчивой краской и проверяют на герметичность под давлением (12¸ 20) кг/см 2 .

Предохранительный клапан - предназначен для защиты пневматической системы от чрезмерного повышения давления воздуха в случае неисправности автоматического регулятора давления. Он устанавливается на одном из воздушных баллонов.

В корпусе 2 клапана (рис. 8.5) с одного конца ввернут штуцер 1 с гнездом для клапана 3, а с другого - регулирующий винт 6. Стальной шарик прижат к гнезду через составной шток 7 усилием пружины 4. Пружина отрегулирована на предельное давление (9¸ 9,5) кг/см 2 , при котором воздух отжимает шарик от гнезда и выходит в атмосферу. Клапан регулируют винтом 6 и стопорят контргайкой 5.

Обратные клапаны - служат для предотвращения утечки воздуха в атмосферу из баллонов в случае повреждения части системы, подключенной к другим баллонам, или при резком падении давления в системе соединяющей компрессор с баллонами. Они устанавливаются на входе в воздушные баллоны.

Обратный клапан, представленный на рис. 8.6, состоит из корпуса 1, трубки с отверстиями 2, пластинчатого клапана 3 и пружины 4. Этот клапан устанавливается внутри баллона. Возможность накопления в нем конденсата и примерзания клапана исключены, т.к. конденсат стекает в воздушный баллон.

Сливные краны - предназначены для периодического слива конденсата из всех баллонов и масловлагоотделителя. Выпуск конденсата осуществляется наклоном клапана 3 с помощью кольца 5. Пружина 2 прижимает клапан к седлу 4 в нормальном состоянии. С помощью штуцера 1 кран вворачивается в баллон.

Федеральное агенство по образованию

Псковский государственный университет

ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ И ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ

АВТОТРАНСПОРТНОЙ ТЕХНИКИ И ГАРАЖНОГО

ОБОРУДОВАНИЯ

Учебно - методическое пособие

Введение

Широкое применение гидравлических и пневматических систем при использовании автомобильной техники и гаражного оборудования обусловлено определёнными преимуществами перед другими типами приводов (в частности, механическим приводом), позволяющими реализовать задачи, сформулированные на стадии конструирования.

Применение объёмного гидропривода позволяет получить значительную мощность на выходе при малой удельной массе. Возможность создания больших передаточных отношений, бесступенчатое регулирование скорости выходного звена, простое и надёжное предохранение от перегрузок, простота преобразования в поступательное обусловили широкое применение объёмного гидропривода в силовых системах автотранспортной техники ( , привод , буровые установки, автовышки, подъём кузова автомобиля и т. п.).

Динамический гидропривод (в частности, гидротрансформатор – ГДТ) получил широкое применение в автоматической трансмиссии легковых и грузовых автомобилей. С помощью ГДТ реализуют такие возможности автомобиля, как пуск двигателя под нагрузкой, плавное трогание с места и повышение проходимости вследствие плавного нарастания крутящего момента на колёсах автомобиля, возможность глубокого бесступенчатого регулирования, и др.

Пневматический привод широко применяется в тормозных системах грузовых автомобилей, привода открывания и закрывания дверей автобуса, в подвеске автомобиля. Отличительными особенностями пневмопривода от гидропривода являются свойства рабочего тела (атмосферного воздуха) – и сжимаемость, которые ограничивают применение пневмопривода.

Расчёт любого пневмо - или гидропривода начинают с анализа поставленных задач и проектирования принципиальной схемы, отражающей работу привода. Для освоения навыков составления принципиальных схем и предназначено это пособие.

Данное учебно – методическое пособие предназначено для проведения практических занятий со студентами всех форм обучения по направлениям 190600.62 «Автомобили и автомобильное хозяйство», 43.03.01 «Сервис автотранспортных средств».

1. Гидрообъёмная трансмиссия

Гидрообъёмная трансмиссия (ГОТ) предназначена для передачи крутящего момента от двигателя внутреннего сгорания (ДВС) к колёсам транспортного средства. Механическая энергия на выходном валу ДВС с помощью насоса преобразуется в гидравлическую энергию потока рабочей жидкости, подводимого к гидромотору, который в свою очередь преобразует гидравлическую энергию жидкости в механическую энергию вращения, подводимую к колёсам транспортного средства. Структурная схема ГОТ изображена на рис. 1.

Рис. 1. Структурная схема ГОТ

Применение ГОТ обусловлено следующими преимуществами перед механической трансмиссией:

Возможность плавного бесступенчатого изменения передаточного отношения трансмиссии в широком диапазоне, что повышает проходимость транспортного средства и облегчает управление;

При бесступенчатом регулировании скорости не происходит разрыва потока мощности (при переключении передач в механической трансмиссии разрыв потока мощности может привести к срыву грунта колёсами при движении по поверхностям с низкой несущей способностью);

Отсутствие ряда механических агрегатов (фрикционное сцепление, карданная передача, коробка передач, главная передача, ) снижают вес транспортного средства;

Универсальность управления работой ГОТ позволяет размещать гидромоторы на достаточном удалении от насоса, что особенно важно для управления многоосными полноприводными транспортными средствами;

Защита от перегрузок и быстрый реверс.

К недостаткам ГОТ можно отнести мйньший КПД в сравнении с механической трансмиссией, достаточно высокую стоимость гидромашин и гидроаппаратов, невысокую долговечность и работу на малых скоростях.

Создание большого крутящего момента на выходном валу гидромотора обусловило применение следующих типов гидромашин:

Насос роторный аксиально – поршневой регулируемый реверсивный с наклонным диском или наклонным блоком;

Гидромотор роторный аксиально – поршневой или радиально – поршневой реверсивный нерегулируемый или регулируемый.

ГОТ применяют на транспортных средствах, предназначенных для работы на мягких грунтах при движении с небольшой скоростью. ГОТ оснащены такие мобильные средства, как карьерный самосвал «Белаз», автодорожная техника (например, самоходный вибрационный каток), сельскохозяйственные машины (зерноуборочные комбайны), самоходные погрузчики.

1.1. Типовая гидравлическая схема гидрообъёмной трансмиссии привода ведущих колёс транспортного средства

Рис. 2. Типовая схема ГОТ

Гидравлическая схема типовой ГОТ (рис. 2) включает в себя главный контур, который содержит регулируемый насос Н1 и нерегулируемый гидромотор М, систему управления трансмиссией, систему подпитки, обеспечивающую создание подпорного давления во всасывающей линии для устранения кавитации и утечек, систему предохранения трансмиссии от перегрузки, систему отвода избытка нагретой рабочей жидкости, прошедшей гидромотор, на слив, и систему кондиционирования рабочей жидкости, включающий фильтр тонкой очистки Ф, охладитель ОХ и гидробак.

Регулируемый реверсивный насос Н1 преобразует механическую энергию дизельного двигателя в гидравлическую, создавая в напорной линии поток рабочей жидкости под давлением. В зависимости от направления подачи жидкости одна из подходящих к насосу гидролиний будет напорной, другая – всасывающей. Нерегулируемый реверсивный гидромотор преобразует гидравлическую энергию потока рабочей жидкости в механическую. Таким образом, в системе «насос – гидромотор» происходит замкнутая циркуляция рабочей жидкости.

Система подпитки, которая обеспечивает подачу рабочей жидкости в главный контур вследствие отбора нагретой жидкости для охлаждения и утечек, включает шестерённый насос Н2, обратные клапаны КО1 и КО2, предохранительный клапан КП1. Насос Н2 подаёт охлаждённую рабочую жидкость из бака в главный контур через клапан КО1 или КО2, в зависимости от того, какая линия будет напорной. Например, если верхняя линия главного контура – напорная, клапан КО1 будет закрыт, так как давление в напорной линии будет больше, чем давление, создаваемое насосом Н2. В этом случае подача рабочей жидкости будет происходить в нижнюю (всасывающую) линию через клапан КО2. Клапан КП1 предотвращает случайное повышение давления.

Система управления ГОТ включает насос подпитки Н2, пропорциональный распределитель Р1 с ручным управлением, гидроцилиндр Ц для регулирования подачи рабочей жидкости насосом Н1, дроссель ДР. При изменении положения золотника распределителя Р1 (например, при перемещении золотника вправо), происходит подача рабочей жидкости от насоса Н1 в правую полость гидроцилиндра Ц1, вследствие чего подача жидкости насосом Н1 увеличивается, что в свою очередь увеличивает частоту вращения вала гидромотора М. Тяга, закреплённая на штоке гидроцилиндра Ц, перемещает корпус распределителя Р1, возвращая золотник в исходное положение, при котором в обе полости гидроцилиндра подаётся одинаковое количество рабочей жидкости. Таким образом, при прекращении перемещения золотника частота вращения вала гидромотора М сохраняется постоянной. Дроссель ДР служит для ограничения подачи рабочей жидкости.

Система предохранения от перегрузки включает два предохранительных клапана высокого давления КП1 и КП2, которые в случае превышения нагрузки на валу гидромотора М сбрасывает рабочую жидкость из напорной линии во всасывающую в обход гидромотора. Наличие двух клапанов обусловлено реверсивностью насоса Н1.

Система отвода нагретой жидкости включает распределитель Р2 с гидравлическим управлением, клапан КП 4 и охладитель ОХ. Так как подача насоса Н2 больше утечек, то образующийся во всасывающей линии излишек рабочей жидкости, нагретый после выхода из гидромотора, через гидравлически управляемый золотниковый распределитель Р2 и переливной клапан КП4 поступает через охладитель ОХ в бак. Золотник распределителя Р2 перемещается под воздействием давления в напорной линии. Клапан КП4 ограничивает давление подпитки, а распределитель Р2 обеспечивает соединение клапана КП4 с всасывающей линией и блокирует поступление к нему жидкости из напорной линии.

1.2. Гидравлическая схема гидрообъёмной трансмиссии с дополнительным насосом

Отличие схемы, изображённой на рис. 3, от предыдущей является наличие отдельного насоса подпитки Н3 и применение одного предохранительного клапана с предварительным управлением КП2 вместо двух.

Предохранительные клапаны КП2 и КП3, указанные в предыдущей схеме (рис. 2), имеют значительные размеры и высокую стоимость. Кроме того они должны содержать устройства для предотвращения колебаний запорно – регулирующего элемента клапана.

Рис. 3. Гидравлическая схема ГОТ с дополнительным насосом

В представленной схеме при увеличении давления в напорной линии выше установленного значения через один из обратных клапанов КО4 или КО5 рабочая жидкость подводится к клапану КП2 и, в случае превышения номинального давления через клапан КО2 или КО3 поступает во всасывающую линию. Например, если верхняя линия – напорная, то в случае превышения давления рабочая жидкость поступает через клапан КО4 к клапану КП2, и через клапан КО3 поступает в нижнюю всасывающую линию. Клапан КО1 предотвращает поступление рабочей жидкости к насосу Н3 системы подпитки и далее на слив.

Двухпозиционный распределитель Р3 с ручным управлением обеспечивает принудительное открытие клапана КП2 и слив рабочей жидкости из напорной линии во всасывающую при необходимости перевода трансмиссии в нейтральное положение.

Для обеспечения регулирования насоса Н1 установлен дополнительный насос Н2. Пропорциональный распределитель Р1 при нейтральном положении золотника обеспечивает поступление рабочей жидкости от насоса на слив через охладитель ОХ1, чем достигается дополнительное охлаждение жидкости и минимальные затраты потребляемой насосом Н2 мощности. Распределитель Р2 предназначен для направления потока рабочей жидкости из всасывающей линии через охладитель ОХ2.

Рассмотрены основы функционирования гидравлических и пневматических систем: гидростатика и гидродинамика; законы идеальных газов, термодинамики. Приведены гидравлические, пневматические и комбинированные приводы, их структура, составные элементы, рабочие тела и масла, типы приводов, виды управления в машиностроительном производстве; даны системы смазки, основы расчета гидро- и пневмосистем.
Для студентов машиностроительных специальностей средних профессиональных учебных заведений. Может быть полезен инженерно-техническим работникам.

Жидкости. Гипотеза сплошности. Плотность жидкости.
Жидкости. Все вещества в природе имеют молекулярное строение. По характеру молекулярных движений, а также по численным значениям межмолекулярных сил жидкости занимают промежуточное положение между газами и твердыми телами. Свойства жидкостей при высоких температурах и низких давлениях ближе к свойствам газов, а при низких температурах и высоких давлениях - к свойствам твердых тел.

В газах расстояния между молекулами больше, а межмолекулярные силы меньше, чем в жидкостях и твердых телах, поэтому газы отличаются от жидкостей и твердых тел большей сжимаемостью. По сравнению с газами жидкости и твердые тела малосжимаемы.

Молекулы жидкости, находящиеся в непрерывном хаотическом тепловом движении, отличаются от хаотического теплового движения газов и твердых тел: в жидкостях это движение осуществляется в виде колебаний (1013 колебаний в секунду) относительно мгновенных центров и скачкообразных переходов от одного центра к другому. Тепловое движение молекул твердых тел - колебания относительно стабильных центров. Тепловое движение молекул газа - непрерывные скачкообразные перемены мест.

Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Гидравлические и пневматические системы, Схиртладзе А.Г., Иванов В.И., Кареев В.Н., 2006 - fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

• Гидравлика в машиностроении, Часть 2, Схиртладзе А.Г., Иванов В.И., Кареев В.Н., 2008
• Инструментальное оснащение технологических процессов металлообработки, Схиртладзе А.Г., Перевозников В.К., Иванов В.А., Иванов А.В., 2015
• Технологии сверления глубоких отверстий, Звонцов И.Ф., Серебреницкий П.П., Схиртладзе А.Г., 2013
• Организация и проведение монтажа и ремонта промышленного оборудования, Часть 2, Схиртладзе А.Г., Феофанов А.Н., Митрофанов В.Г., 2016

Следующие учебники и книги.

Линейные привода предназначены для приведения в движение частей машин и механизмов по линейному поступательному движению. Привода преобразуют электрическую, гидравлическую энергию или энергию сжатого газа в движение или силу. В этой статье представлен анализ линейных приводов, их преимуществ и недостатков.

Как работают линейные привода

В связи с отсутствием жидкостей отсутствует риск загрязнения окружающей среды.

Недостатки

Начальная стоимость электрических приводов выше чем пневматических и гидравлических.

В отличие от пневматических приводов электрические привода (без дополнительных средств) не подходят для применения во взрывоопасных местах.

При продолжительной работе электродвигатель может перегреваться, увеличивая износ редуктора. Электродвигатель может также иметь большие размеры, что может привести к трудностям установки.

Сила электропривода, допустимые осевые нагрузки и скоростные параметры электропривода определяются выбранным электродвигателем. При изменении заданных параметров необходимо менять электродвигатель.

Линейный электропривод, включающий вращающийся электродвигатель и механический преобразователь

Пневматические привода

Преимущества

Простота и экономичность. Большинство пневматических алюминиевых приводов имеют максимальное давление до 1 МПа с рабочим диаметром цилиндра от 12,5 до 200 мм, что приблизительно соответствует силе в 133 - 33000 Н. Стальные пневматические привода обычно имеют максимальное давление до 1,7 МПа с рабочим диаметром цилиндра от 12,5 до 350 мм и создают силу от 220 до 171000 Н .

Пневматические привода позволяют точно управлять перемещением обеспечивая точность в пределах 2,5 мм и повторяемость в пределах 0,25 мм.

Пневматические привода могут применяться в районах с экстремальными температурами. Стандартный диапазон температур от -40 до 120 ˚C. В плане безопасности использование воздуха в пневматических приводах избавляет от необходимости использования опасных материалов. Данные привода удовлетворяют требованиям взрывозащищенности и безопасности, так как они не создают магнитного поля, в связи с отсутствием электродвигателя.

В последние годы в области пневматики достигнуты успехи в миниатюризации, материалах и интеграции с электроникой. Стоимость пневматических приводов низкая в сравнении с другими приводами. Пневматические привода имеют маленький вес, требуют минимального обслуживания и имеют надежные компоненты.

Недостатки

Потеря давления и сжимаемость воздуха делает пневматические привода менее эффективными, чем другие способы создания линейного перемещения. Ограничения компрессора и системы подачи значит, что работа на низком давлении приведет к маленьким силам и скоростям. Компрессор должен работать все время даже если привода ничего не перемещают.

Для действительно эффективной работы пневматические привода должны иметь определенные размеры для каждой задачи. Из-за этого они не могут использоваться для других задач. Точное управление и эффективность требуют распределители и вентили соответствующего размера для каждого случая, что увеличивает стоимость и сложность.

Несмотря на то, что воздух легко доступен, он может быть загрязнен маслом или смазкой, что приводит к простою и необходимости в обслуживание.

Гидравлические привода

Преимущества

Гидравлические привода подходят для задач требующих большие силы. Они могут создавать силу в 25 раз больше чем пневматические привода того же размера. Они работают при давлениях до 27 МПа.

Гидравлические двигатели имеют высокий показатель мощность на объем.

Гидравлические привода могут держать силу и момент постоянным без подачи насосом дополнительной жидкости или давления, так как жидкости в отличии от газа практически не сжимаются.

Гидравлические привода могут располагаться на значительном расстоянии от насосов и двигателей с минимальной потерей мощности.

Недостатки

Подобно пневматическим приводам потеря жидкости в гидравлических приводах приводит к меньшей эффективности. Помимо этого утечка жидкости приводит к загрязнениям и потенциальным повреждениям рядом расположенных компонентов.

Гидравлические привода требуют много сопровождающих компонентов, включающих резервуар для жидкости, двигатели, насосы, стравливающий клапан, теплообменник и др. В связи с чем такие привода сложно разместить.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса» (ГОУ ВПО «ЮРГУЭС»)

ГИДРАВЛИКА. ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ И ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ

СИСТЕМЫ В АВТОМОБИЛЯХ И ГАРАЖНОМ ОБОРУДОВАНИИ

Практикум

для студентов очной и заочной форм обучения специальностей 190603 «Сервис транспортных и технологических машин и оборудования»

(Автомобильный транспорт), 190601 «Автомобили и автомобильное хозяйство»

УДК 629.3.01(076) ББК 39.33-08я73 Г464

Составители:

к.т.н., доцент кафедры «Энергетика и безопасность жизнедеятельности»

В.И. Тимченко

И.К. Гугуев

доцент кафедры «Автомобильный сервис, организация и безопасность движения»

А.И. Шилин

ассистент кафедры «Энергетика и безопасность жизнедеятельности»

А.Г. Илиев

Рецензенты:

д.т.н., профессор кафедры «Энергетика и безопасность жизнедеятельности»

к.т.н., доцент кафедры «Автомобильный сервис, организация и безопасность движения»

С.Г. Соловьёв

Г464 Гидравлика. Гидравлические и пневматические системы в автомобилях и гаражном оборудовании: практикум / составители В.И. Тимченко, И.К. Гугуев, А.И. Шилин, А.Г. Илиев. – Шахты: Изд-

во ЮРГУЭС, 2007. – 57 с.

Практикум состоит из восьми научно-исследовательских лабораторных работ, кратких пояснений по выполнению этих работ и основных теоретических положений курса «Гидравлика. Гидравлические и пневматические системы в автомобилях и гаражном оборудовании» и библиографического списка.

УДК 629.3.01(076) ББК 39.33-08я73

© Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса, 2007

© Тимченко В.И., Гугуев И.К., Шилин А.И., Илиев А.Г. 2007

ВВЕДЕНИЕ

Лабораторный практикум разработан с целью оказания методической помощи при выполнении лабораторных работ по дисциплине «Гидравлика. Гидравлические и пневматические системы в автомобилях и гаражном оборудовании» студентами специальностей 190603 «Сервис транспортных и технологических машин и оборудования (Автомобильный транспорт), 190601 «Автомобили и автомобильное хозяйство» очной и заочной форм обучения.

К началу занятий студенты должны проделать следующую работу:

1. Изучить инструкцию к соответствующей лабораторной работе.

2. Подготовить «задел», который включает в себя:

− наименование работы;

− цель работы;

− основные теоретические положения;

− схему и описание экспериментальной установки (натурного узла автомобиля или гаражного оборудования);

− описание принципа действия гидравлической или пневматической системы, порядок проведения эксперимента;

− таблицу опытных данных;

− таблицу результатов расчёта.

После выполнения работы преподаватель подписывает таблицу опытных данных. В письменном виде приводится расчёт одного опыта. Вычисление каждой величины приводится по формуле: искомая величина, расчётная формула, численные значения, численный результат, размерность.

По лабораторной работе студент составляет отчёт, который включает в

− заполненные таблицы наблюдений и вычислений;

− подробный расчёт одного опыта;

− графики зависимостей функциональных величин;

− выводы .

Для защиты отчёта по лабораторной работе студент должен знать:

− необходимый теоретический материал;

− устройство экспериментальной установки (натурного узла автомобиля или гаражного оборудования);

− необходимые расчётные формулы;

− ответы на контрольные вопросы.

Студент, не отчитавшийся по трём предыдущим лабораторным работам, к выполнению последующих работ не допускается.

Лабораторная работа № 1 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОХЛАЖДЕНИЯ В АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЯХ

Цели и задачи:

1) Изучить зависимости гидродинамических параметров – расхода, давления, температуры охлаждающей жидкости в зависимости от частоты оборотов коленчатого вала, скорости движения автомобиля.

2) Разработать принципиальные схемы процессов охлаждения по малому и большому кругу.

3) Провести экспериментальные испытания на движущемся автомобиле.

4) Разработать гидравлическую схему охлаждения.

Краткие сведения из теории

1) Назначение систем охлаждения.

2) Основные элементы гидродинамической системы охлаждения.

3) Свойства применяемых охлаждающих жидкостей: плотность, температура кристаллизации, удельный вес, коэффициенты кинематической вязкости, температурного и объёмного расширения, теплоёмкость.

6) Определение основных параметров гидродинамической системы охлаждения: расхода, скорости, давления, температуры.

7) Измерительные приборы, применяемые для контроля оптимального режима работы системы охлаждения.

Рисунок 1.1 – Система охлаждения двигателя ВАЗ 2106

Пояснение к рисунку:

1. Трубка отвода жидкости от радиатора отопителя к насосу охлаждающей жидкости.

2. Шланг отвода охлаждающей жидкости от впускной трубы.

3. Шланг отвода охлаждающей жидкости из радиатора отопителя.

4. Шланг подвода жидкости в радиатор отопителя.

5. Перепускной шланг термостата.

6. Выпускной патрубок рубашки охлаждения.

7. Подводящий шланг радиатора.

8. Расширительный бачок.

9. Пробка бачка.

10. Шланг от радиатора к расширительному бачку.

11. Пробка радиатора.

12. Выпускной (паровой) клапан пробки.

13. Впускной клапан.

14. Верхний бачок радиатора.

15. Заливная горловина радиатора.

16. Трубка радиатора.

17. Охлаждающие пластины радиатора.

18. Кожух вентилятора.

19. Вентилятор.

20. Шкив привода насоса охлаждающей жидкости.

21. Резиновая опора.

22. Окно со стороны блока цилиндров для подачи охлаждающей жидкости.

23. Обойма сальника.

24. Подшипник валика насоса охлаждающей жидкости.

25. Крышка насоса.

26. Ступица шкива вентилятора.

27. Валик насоса.

28. Стопорный винт.

29. Манжета сальника.

30. Корпус насоса.

31. Крыльчатка насоса.

32. Приемный патрубок насоса.

33. Нижний бачок радиатора.

34. Отводящий шланг радиатора.

35. Ремень вентилятора.

36. Насос охлаждающей жидкости.

37. Шланг подачи охлаждающей жидкости в насос.

38. Термостат.

39. Резиновая вставка.

40. Входной патрубок.

41. Основной клапан.

42. Перепускной клапан.

43. Корпус термостата.

44. Патрубок перепускного шланга.

45. Патрубок шланга для подачи охлаждающей жидкости в насос.

46. Крышка термостата.

47. Поршень рабочего элемента.

Теоретические сведения. Система охлаждения предназначена для принудительного отвода от деталей двигателя лишнего тепла и передачи его окружающему воздуху. Благодаря этому создается определенный температурный режим, при котором двигатель не перегревается и не переохлаждается. Тепло в двигателях отводится двумя способами: жидкостью или воздухом. Эти системы поглощают 25–35 % тепла, выделяющегося во время сгорания топлива. Температура охлаждающей жидкости, находящейся в головке блока цилиндров, должна быть равна 80–95º. Такой температурный режим наиболее выгоден, обеспечивает нормальную работу двигателя и не должен изменяться в зависимости от температуры окружающего воздуха и нагрузке двигателя. Температура в течение рабочего цикла двигателя изменяется от 80–120º в конце спуска до 2000–2200º в конце сгорания смеси.

Если двигатель не охлаждать, то газы, имеющие высокую температуру, сильно нагревают детали двигателя, и они расширяются. Масло на цилиндрах и поршнях выгорает, и трение и износ возрастают, а от чрезмерного расширения деталей происходит заклинивание поршней в цилиндрах двигателя, и двигатель может выйти из строя. Чтобы избежать отрицательных влияний, вызываемых перегревом двигателя, его необходимо охлаждать.

Однако чрезмерное охлаждение двигателя вредно отражается на его работе. При переохлаждении двигателя на стенках цилиндров конденсируются пары топлива, смывая смазку, разжижают масло в картере. В этих условиях происходит интенсивный износ поршневых колец, поршней, цилиндров и снижается экономичность и мощность двигателя. Нормальная работа системы охлаждения способствует получению наибольшей мощности, снижению расхода топлива и увеличению срока службы двигателя без ремонта.

Большинство двигателей имеют жидкостные системы охлаждения (открытые или закрытые). У открытой системы охлаждения внутреннее пространство непосредственно сообщается с окружающей атмосферой. Распространение получили закрытые системы охлаждения, у которых внутреннее пространство только периодически сообщается с окружающей средой при помощи специальных клапанов. В этих системах охлаждения повышается температура кипения охлаждающей жидкости и уменьшается ее выкипание.

Электрический термоимпульсный манометр

Термоимпульсный электрический манометр состоит из датчика и указателя, в которых используется свойство биметаллической пластинки деформироваться при изменении температуры. В датчике манометра активный металл расположен снизу, т.е. со стороны контактов. Биметаллическая пластинка имеет П-образную форму, на одном плече пластинки расположена нагревательная обмотка. Другое плечо пластинки изолировано от «массы» и закреплено на подвижном кронштейне. В корпусе датчика закреплена диафрагма. При изменении давления она прогибается и изменяет усилие упругой пластинки, замыкающей контакты.

В указателе биметаллическая пластинка с обмоткой имеет также П- образную форму. Одно плечо пластинки закреплено на опоре, а другое шарнирно связано с серьгой, представляющей одно целое со стрелкой. Серьга шарнирно связана с упругим крючком опоры.

Принцип действия

Работает термоимпульсный манометр следующим образом. До включения замка зажигания подвижный контакт датчика прижат к неподвижному контакту с малым усилием, и стрелка указателя находится левее

«нуля». При включенном зажигании, до пуска двигателя, в цепи датчика и указателя появляются кратковременные импульсы тока, при этом активный металл пластинки указателя, расширяясь, деформирует пластинку, и стрелка прибора отходит вправо до деления «нуль». Это позволяет водителю судить об исправности прибора. Импульсы тока кратковременны, так как при нагревании биметаллической пластинки датчика происходит размыкание контактов при незначительном прогибе пластинки.

Таблица 1.1 – Экспериментальные данные

Примечание. ∆P – потеря давления;V – скорость движения автомобиля;n – число оборотов коленчатого вала;V ж – скорость охлаждающей жидкости;t охл – начальная температура охлаждающей жидкости;G – расход охлаждающей жидкости;t | 2, 0 С – конечная температура охлаждающей жидкости в варианте с малым кругом охлаждения;t || 2, 0 С – конечная температура охлаждающей жидкости в большом круге охлаждения.

Следует провести сравнения экспериментальных данных с теоретическими и сделать выводы по оптимизации рабочего режима систем охлаждения в автомобилях, обеспечивающих безопасность движения.

Контрольные вопросы:

1) Перечислить элементы местных сопротивлений в системе охлаждения.

2) Дать характеристики радиаторов и осевого вентилятора.

3) Показать принципиальную схему движения охлаждающей жидкости в системе.

4) Перечислить виды охлаждающих жидкостей.

5) Как определить потери напора насоса в системе.

6) От чего зависит давление и температура охлаждающей жидкости в системе.

Лабораторная работа № 2 ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ СМАЗКИ АВТОМОБИЛЯ

Цели и задачи:

1) Изучить режимы движения и свойства жидкости (автомобильные, моторные, трансмиссионные масла), назначение смазки.

2) Изучить гидравлические характеристики системы смазки: расход, давление, местные сопротивления – в системе смазки (фильтр, магистраль, каналы).

3) Показать зависимости параметров смазки от температуры двигателя.

Краткие сведения из теории:

1) Назначение системы смазки.

2) Основные элементы гидросистемы смазки.

3) Свойства рабочей жидкости: плотность, температура замерзания, удельный вес, коэффициенты кинематической вязкости, температурного расширения и объёмного расширения.

4) Принцип действия системы, неисправности, причины, устранение неисправностей.

5) Виды местных сопротивлений в системе.

6) Определение основных параметров гидродинамической системы смазки: расхода, скорости, давления.

7) Измерительные приборы, применяемые для контроля оптимального режима работы системы смазки.

Система смазки двигателя служит для подачи масла к трущимся поверхностям деталей, что уменьшает трение между ними и их износ, а также позволяет снизить потери мощности двигателя на преодоление сил трения. Во время работы двигателя масло, вводимое между деталями, непрерывно циркулирует, охлаждая детали, и уносит продукты их износа. Тонкий слой масла, находящийся на поршнях, поршневых кольцах и цилиндрах не только снижает их износ, но и улучшает компрессию двигателя.

Система смазки представляет собой ряд приборов и агрегатов для хранения, подвода, очистки и охлаждения масла:

− поддон картера двигателя;

− маслозаборник;

− масляный фильтр грубой очистки;

− масляный фильтр тонкой очистки;

− масляный насос;

− маслопроводы;

− масляный радиатор;

− контрольно-измерительные приборы и датчики.