Принцип работы гидросистемы трактора

Стоит ли делать ручной гидравлический насос своими руками?

На текущий момент насосы, сделанные своими руками, почти не встречаются.  Несмотря на это можно сделать гидравлический насос своими руками. Нам понадобится бак из стали. Из него будет изготовлен корпус. Чтобы управлять давлением в баке нужен клапан. Его нужно закрепить вверху при помощи шайбы. Для управления клапана закрытия устанавливают рычаг. Труба из чугуна вполне может подойти. Чтобы контролировать давление используйте манометр. В конце концов получится устройство, которое не выдержит давление больше 4 атмосфер. При всем при этом самодельный гидронасос будет занимать большое место и неудобен в переносе. Минусом самодельных ручных насосов является низкое КПД, чтобы привести в действие насос потребуется приложить не малую силу. Также самодельные устройства весьма ненадежны. И если учесть все минусы, то тратить ресурсы на создание самодельного ручного гидронасоса очень неэффективно. Именно поэтому они и не распространены.

Виды насосов

Гидронасос может быть следующих видов:

• лопастной (пластинчатый);
• шестеренчатый.

Самым распространенным является лопастной. Он отличается высоким КПД и износоустойчивостью. С другой стороны, шестеренный насос является более простым и надежным.

В зависимости от типа управления насос может быть:

• регулируемым;
• нерегулируемым.

Регулируемый поддерживает постоянное давление за счет изменения производительной части насоса. В нерегулируемом варианте постоянное давление поддерживает редукционный клапан.

Исходя из конструкции автомобиля на гидроусилитель руля могут устанавливаться насосы следующих видов:

• одноконтурные;
• двухконтурные.

Одноконтурные предназначены для обслуживания только самого гидроусилителя. Они менее мощные, проще по конструкции и дешевле. Двухконтурные подают жидкость еще и в систему при ее наличии. У них выше как производительность, так и цена.

Тип привода насоса может быть:

• от коленчатого вала двигателя за счет ременной передачи;
• от электродвигателя. В этом случае усилитель руля называется электрогидравлический (ЭГУР).

Электрогидравлический усилитель

Применение электродвигателя имеет ряд преимуществ: например, на привод насоса не расходуется мощность двигателя. Но он отличается более высокой стоимостью и зависимостью от работы электросистемы автомобиля.

Электрический насос гидроусилителя подключается только в определенные моменты, т.к. автомобиль с ЭГУР оснащен датчиками поворота руля. Показания датчиков определяют включение и отключение электронасоса.

Принцип работы гидромотора

Основная задача агрегата заключается в обеспечении процесса преобразования энергии циркулирующей жидкости в механическую энергию, которая, в свою очередь, передается через вал исполнительным органам. На первом этапе работы гидромотора происходит поступление жидкости в паз распределительной системы, откуда она переходит в камеры блока цилиндров. По мере наполнения камер увеличивается давление на поршни, в результате чего формируется и крутящий момент. В зависимости от конкретного устройства гидромотора, принцип действия системы на этапе преобразования силы давления в механическую энергию может быть разным. Например, крутящий момент в аксиальных механизмах образуется за счет действия сферических головок и гидростатических опор на подпятниках, через которые и начинается работа блока цилиндров. На конечном этапе завершается цикл нагнетания и вытеснения жидкостной среды из цилиндрической группы, после чего поршни начинают обратное действие.

Функции гидропривода

Основная функция гидропривода, как и механической передачи, — преобразование механической характеристики приводного двигателя в соответствии с требованиями нагрузки (преобразование вида движения выходного звена двигателя, его параметров, а также регулирование, защита от перегрузок и др.). Другая функция гидропривода — это передача мощности от приводного двигателя к рабочим органам машины (например, в одноковшовом экскаваторе — передача мощности от двигателя внутреннего сгорания к ковшу или к гидродвигателям привода , к гидродвигателям поворота платформы и т. д.).

В общих чертах, передача мощности в гидроприводе происходит следующим образом:

1. Приводной двигатель передаёт вращающий момент на вал насоса, который сообщает энергию рабочей жидкости.
2. Рабочая жидкость по гидролиниям через регулирующую аппаратуру поступает в гидродвигатель, где гидравлическая энергия преобразуется в механическую.
3. После этого рабочая жидкость по гидролиниям возвращается либо в бак, либо непосредственно к насосу.

Типы гидроаккумуляторов

В настоящее время в промышленности используются различные по конструкции гидроаккумуляторы. Основная классификация определяется принципом формирования запаса энергии и управления отдачей его в систему. В зависимости от этого критерия всё гидроаккумулирующее оборудование разделяется на три типа.

1. Баллонные.
2. Поршневые.
3. Мембранные.

В прежние годы часто применялись пружинные и грузовые гидроаккумуляторы, но из-за сложности эксплуатации и недостаточной эффективности от использования этих устройств постепенно отказались, и на сегодняшний день они встречаются крайне редко.

Баллонные гидроаккумуляторы являются самыми компактными и благодаря этому находят применение в условиях ограниченного пространства. Недостаток – сравнительно небольшой объём запасаемой жидкости. Это не позволяет использовать баллонные аккумуляторы в крупнообъёмных гидравлических системах, либо вынуждает увеличивать число аккумуляторов, что усложняет оборудование в целом.

Поршневые устройства в противоположность баллонным рассчитаны на создание запаса значительных объёмов масла – до 1000 литров на один гидроаккумулятор. Другое достоинство заключается в возможности контроля положения поршня, по которому контролируют запасённое количество жидкости. В качестве недостатка можно указать инерционность, которая выражается в медленной отдаче масла.

Мембранные гидроаккумуляторы применяются как раз там, где из-за инерционности не могут использоваться поршневые. В этих устройствах данный недостаток отсутствует – они высвобождают масло практически мгновенно. Это делает их предпочтительными для применения в быстродействующей гидравлике.

Принцип работы и устройство гидронасоса

В своем традиционном виде насос гидравлический обладает очень простой конструкций типа «поршень-поршень». Такое устройство гораздо реже поддается повреждениям, отличается высокой устойчивостью и позволяет использовать насос при работе с жидкостями, как из резервуара, так из естественного источника.

Особенный принцип работы гидравлического насоса делает его достаточно производительным. Элементы внутри насосов преобразовывают энергию жидкости из механической в гидравлическую. При использовании мотор насоса создает крутящий момент, необходимый для образования подачи или выработки давления.

В конструкции насоса находятся две камеры. Одна из них отвечает за нагнетание, а вторая – за всасывание. Обе камеры изолированы руг от друга, а между ними проходит жидкость. Как только камера нагнетания становиться полностью заполненной, начинает работать поршень. За всасывание жидкости отвечают патрубки, которые выводят ее в нужном для работы направлении.

Устройство и принцип гидросистемы

Преимущества трактора перед другой техникой хорошо известны: универсальность, способность работать с разным навесным оборудованием и прицепами. Именно гидравлическая система позволяет агрегатировать, т. е. объединять трактор с навесным и полунавесным рабочим оборудованием, различными прицепами и полуприцепами, оборудованными гидравлическими механизмами. За счет давления масла — рабочей жидкости системы — обеспечиваются манипуляции всем навесным оборудованием: бульдозерными отвалами, ковшами, плугами и боронами, органами для посадки и уборки урожая. Основу гидросистемы составляют гидронасос и распределитель.

Насос создает в системе необходимое давление, за счет которого делается возможным управление дополнительным оборудованием и прицепами. Во избежание перегрузки работает только на малых оборотах двигателя. Располагается насос на корпусе гидроагрегатов, зафиксирован шпильками, центровку обеспечивает специальный стакан. Привод соединен с промежуточной шестерней вала отбора мощности (ВОМ).

Гидравлика обеспечивает работу навесного оборудования

Принцип работы:

1. Вследствие вращения шестерен насос создает в зоне всасывания разрежение.
2. Разреженный воздух выбрасывается в нагнетательное отверстие, расположенное между зубьями шестерни и корпусом насоса.
3. Необходимое давление создается за счет разницы диаметров нагнетательного и всасывающего отверстий.

Распределитель выполняет следующие функции:

1. Направляет масло от гидронасоса к потребителю (оборудованию или прицепу).
2. Обеспечивает перевод системы в режим холостого хода за счет перенаправления масла в бак.
3. Ограничивает давление, тем самым защищая гидравлическую систему от перегрузок.

Режимы работа гидрораспределителя:

1. Нейтральный (разгрузка системы за счет перепускного клапана).
2. Подъем — предохранительный клапан открывается, отжимается пружина золотника и масло из бака поступает в нижнюю часть цилиндров. В результате навесное оборудование переходит в верхнее положение.
3. Принудительное опускание — клапан закрывается, из-за чего масло не поступает в цилиндр, и оборудование опускается.
4. Плавающее — рабочий орган опускается под действием собственного веса.

Гидробак МТЗ 82 представляет собой чугунный корпус с одной верхней и двумя боковыми крышками. К нижней части присоединены насос с приводом. Объем бака — 6 л, заправляется универсальными сезонными маслами. Уровень масла проверяется масломером по трем отметкам: О — минимальный допустимый уровень, П — верхний, С — верхний уровень для работе с самосвальными прицепами и стогометателями.

Общее устройство гидравлики организовано по раздельно-агрегатному типу. Это значит, что навесная гидросистема и система гидроусилителя руля (ГУР) управляются отдельно. Это обеспечивает одинаковую легкость управления независимо от вида и режима работы навески или прицепа.

Схема гидравлической системы

Принцип действия

Приводной двигатель передаёт вращающий момент на вал насоса, который сообщает энергию рабочей жидкости.
Рабочая жидкость по трубопроводу через регулирующую аппаратуру поступает в гидродвигатель, где гидравлическая энергия преобразуется в механическую.
После этого рабочая жидкость по трубопроводу возвращается либо в бак, либо непосредственно к насосу.

Гидравлический трубопровод предназначен для прохождения рабочей жидкости в процессе работы гидравлической системы. В общем случае трубопровод состоит из всасывающей, напорной и сливной линий. Кроме того, в гидравлической системе часто имеются линии управления и дренажная линия.
Всасывающая линия служит для подведения рабочей жидкости к насосу из бака, от распределителя или непосредственно от гидродвигателя.
По напорной линии жидкость от насоса поступает через регулирующие и управляющие устройства к гидродвигателю.
По сливной линии рабочая жидкость от гидродвигателя возвращается обратно к насосу (замкнутая схема циркуляции) или сливается в гидробак (разомкнутая схема циркуляции).

Описание принципа действия гидравлической системы на английском языке представлено в следующем видео:

Различия гидравлической и пневматической систем

Наглядно различия гидравлической и пневматической систем, а также их сфер применения показаны в следующих англоязычных видеоматериалах:

Навесное оборудование гидроэкскаваторов

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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