Маъруза. Кириш. Гидравлик механизмлар тўғрисида асосий маълумотлар. Машинасозлик соҳасида гидроюритмаларнинг ривожланиши ва роли

Гидравлик механизмларнинг вазифаси, ишлаш принципи ва асосий хоссалари

Трактор, автомобиллар ва қишлоқ хўжалиги машиналарининг гидравлик жихозлари турли гидравлик узатмаларнинг бирикмаси ёки мажмуи ҳисобланади.

Гидроюритма таркибига умуман олганда қуйидаги гидроқурилмалар киради: гидромашиналар (насослар, гидромоторлар), гидроаппаратлар (гидро­дросселлар, гидроклапанлар, гидротақсимлагичлар), ишчи суюқлик кондиционерлари (гидробаклар, гидроаккумуляторлар, филтрлар, иссиқлик алмаштиргичлар), шунингдек гидротармоқлар (қувурлар, боғловчи арматура). Гидроюритманинг куч қисмига насос, гидродвигател ва уларни боғловчи гидротармоқ кириб, қолган элементларнинг мажмуи – бошқарув тизими дейилади.
Гидравлик узатма деб, механик энергияни суюқлик орқали масофага узутадиган қурилмага айтилади.
Гидравлик узатмада двигателдан, ёки одамнинг мускул энергиясидан олинаётган, рул чамбараги ёки тормоз педалига қўйилган механик энергия насос ёрдамида (гидравлик энергиянинг ганератори) аввал гидравлик энергияга, кейин эса гидравлик двигателда (куч цилиндри) яна механикка айлантирилади.


Гидростатик ва гидродинамик узатмалар

Гидравлик узатмалар ишчи жараёнига кўра гидростатик (гидрохажмий) ва гидродинамик турларга бўлинади.

Гидростатик узатманинг содда схемаси 1.1-расмда кўрсатилган. Насоснинг цилиндри 2 даги поршен 1 нинг юқорига ҳаракатланиши натижасида сийракланиш ҳосил бўлади, сўнг киритиш клапани ва клапан 3 пружина қаршилигини енгиб, кўтарилади, бак 6 дан чиқаётган ишчи суюқлик поршен ости бўшлиғини тўлдиради. Поршен 1 пастга ҳаракатланиши натижасида клапан 3 цилиндр 2 даги суюқлик босими таъсирида ёпилади, хайдовчи клапан 4 очилади ва суюқликни гидродвигателнинг цилиндри 8 га ўтказади. Суюқлик деярли сиқилмас бўлганлиги ва цилиндр 8 даги маълум ҳажмни эгаллаши керак бўлганлиги учун поршен 9 Р2 (хамма юкни) кучни енгиб, маълум баландликка кўтарилади. Клапан 4 шундай тузилганки, у суюқликни фақат бир йўналишда, яъни насосдан гидродвигателга ўтказади.

1.1-расм. Илгариланма ҳаракат қилувчи гидростатик (гидроҳажмий) узатманинг схемаси: а-гидростатик узатманинг ишлаш схемаси; б-ричакнинг ишлаш схемаси; 1-насос поршени; 2-насос цилиндри; 3-киритиш клапани; 4-хайдаш клапани; 5-сақлагич клапан; 6-бак; 7-жўмрак; 8-гидродвигател цилиндри; 9-гидродвигател поршени; А-таянч.

Шунинг учун насос поршенининг юқорига ҳаракати ёки унинг тўхташи натижасида поршен 9 шу холатда бўлади. Насоснинг поршени ҳар бир юришида поршен 9 цилиндр 8 нинг юқори қопқоғигача етгунча кўтарилади. Агар бу онда насоснинг иши тўхтатилмаса ёки Р2 куч жуда катта бўлса, гидродвигател поршени остидаги босим ортади ва сақлагик клапан 5 очилади. Насосдаги суюқлик ушбу клапан орқали бак 6 га тўкилади, узатма эса шикастланишдан ҳимояланади. Поршен 9 ни пастга тушириш учун жўмрак 7 ни очиш керак ва цилиндр 8 дан суюқлик бакка ўтказилади.

Қуйидаги турли механизмлар ушбу принципда ишлашга асосланган: гидравлик домкратлар, пресслар, автомобилларнинг тормоз тизимлари ва бошқалар.
Кўриб чиқилаётган узатмада ҳаракат бир қўзғалувчан звенодан иккинчисига, юқоридаги вазиятда насоснинг поршенидан гидродвигател поршенига уларнинг орасидаги суюқликнинг берк ҳажми орқали узатилиб, унинг босими ташқи юкланиш, масалан юкнинг вазнига боғлиқ. Шунинг учун бундай турдаги гидравлик узатмани гидроҳажмий ёки гидро­статик деб аталади. Иккинчи ном, бу узатмаларда суюқликнинг статик напори деб аталувчи ва ундан фарқ қилувчи, масалан, қуйида кўриб чиқиладиган сув напорли минорадаги суюқликнинг гидродинамик напоридан фарқ қилади.
Гидроузатмани содда ричак билан солиштириш мумкин (1.1-расм,б). Маълумки, ричакнинг узун елкасига Р1 куч қўйилган бўлса, у билан ричакнинг узун елкасидан кичиги қанча баравар кичик бўлса, шунча Р1 кучдан катта бўлган Р2 кучни кўтариш мумкин. А таянчдан ўнг томонда жойлашган ричакнинг босиб ўтган йўли l2 ҳам ричакнинг ўнг елкаси чапидан қанча марта кичик бўлса, чап учининг l1 йўлидан шунчага кичик бўлади. Ричакнинг бу қоидасини қуйидаги тескари пророрционал (мутаносиб)ликдан тасаввур қилиш мумкин:

яъни, ричакнинг учларига қўйилган кучлар, уларнинг босиб ўтган йўллари узунлигига тескари мутаносиб бўлади. Кучларнинг Р₂/Р₁ ёки йўлларининг l₁/l₂ нисбатлари ричакнинг узатиш сони деб аталади ва i харфи билан белгиланади.
Насоснинг поршени пастга ҳаракатланаётиб l1 кесимга тенг йўлни босиб ўтади ва цилиндр 2 дан поршеннирнг ишчи сирти юзасини уларнинг босиб ўтган йўли кўпайтмасига тенг миқдордаги суюқликни сиқиб чиқаради. Худди шу ҳажмдаги суюқлик гидродвигателнинг цилиндрини тўлдиради ва унинг поршенини l2 йўл босиб ўтишига мажбур қилади, унинг миқдори l1 дан гидродвигателнинг поршени ишчи сирти юзаси насос поршени ишчи сирти юзасидан қанчага катта бўлса шунчага кичик бўлади. Насос поршени диаметри Dн ва гидродвигател поршени диаметри Dд ларни билган ҳолда насос поршенининг юзаси қуйидагича:

ва гидродвигател поршени юзаси:

топилади.
Бу ерда π – доимий сон, 3,14 га тенг.
Бундан гидродвигател поршенининг йўлини насос поршени йўлига нисбатини топиш мумкин:

Бу нисбат насос ва гидродвигател поршенлари диаметрларининг квадратларига тескари мутаносиб бўлади. Масалан, агар насос поршенининг диаметри 2 см, гидродвигател поршенининг диаметри 4 см бўлса, у ҳолда юриш нисбати қуйидагига тенг бўлади

яъни, гидродвигател поршени диаметри насос поршенининг диаметридан икки бараварга катта бўлса, у ҳолда унинг поршени юриши насосникидан тўрт марта кичик бўлади. Насоснинг цилиндридан суюқликнинг сиқиб чиқарилиши ва гидродвигател қилиндрининг тўлиши бир хил вақтда содир бўлади. Демак, агар, юқоридаги мисол каби, бир хил вақтда гидродвигател поршени насоснинг поршенидан тўрт марта кам йўл босиб ўтса, у холда унинг тезлиги ҳам тўрт марта кичик бўлади.
Насос ва гидродвигателнинг поршенлари орасидаги суюқлик, юқорида айтилгандек ташқи юкланишга боғлиқ равишда уларнинг ишчи юзасига маълум босим билан таъсир этади. Суюқликнинг босими ёки гидроузатманинг ишчи босими деб, поршен, цилиндр ва қувурлар деворлари ва бошқларнинг ишчи юзаларига тўғри келувчи кучга айтилади. Техник ҳисобларда босим бирлиги сифатида асоси бир сантиметр квадрат ва баландлиги 10 м бўлган сув устунининг босими қабул қилинган бўлиб, бу 1 кг ни 1 сантиметр квадратга берган босими ёки 0,1 МПа га тенг.
Берк ҳажмда босим барча томонга бир хил таъсир этади, шунинг учун Р1 кучни насоснинг поршенига суюқлик босими р ни (шартли равишда кичик стрелка кўринишида тасвирланган) енгиб ўтиш учун қўйиш керак, унинг қиймати шу босимни поршеннинг юзасига кўпайтмасига тенг;

гидродвигател поршени томонидан енгиб ўтилаётган Р2 кучи қуйидагига тенг:

Р2 кучи насоснинг поршенига қўйилган Р1 кучидан, насос поршенининг ишчи юзасидан гидродвигател поршени ишчи юзаси қанча катта бўлса, шунчага катта бўлиши кўриниб турибди, яъни

Гидродвигател ва насос поршенларининг юриши (йўллар) нисбати

уларга таъсир этувчи кучлар нисбати

дан кўринадики, бу нисбатлар орасида тескари боғлиқлик мавжуд:

бу эса илгариланма ҳаракат қилувчи ҳажмий гидроузатманинг узатиш сонини кўрсатади. Бу ифода содда ричакнинг йўллари ва кучлари орасидаги боғланишда ҳам олинган эди. Бироқ содда ричакдан фарқли равишда гидроузатмаларда поршенга қўйилган кучлар ва уларнинг йўлари узунлиги орасидаги боғланишлар ҳар доим ҳам бир хил бўлавермайди, бунга сабаб суюқликнинг оқиб чиқиши ва ишқаланишга йўқотишлардир (гидравлик ва мезаник йўқотишлар).
Юқорида кўриб чиқилган боғланишларни турли гидроагрегатлардан амалий фойдаланишда ҳисобга олиш керак. Масалан, агар поршенининг диаметри 75 мм бўлган Ц-75 куч гидроцилиндрини поршенининг диаметри 100 мм бўлган Ц-100 цилиндрига, яъни 1,34 марта каттасига алмаштириш зарур бўлиб қолса, у холда шуни назарда тутиш керакки, Ц-100 гидроцилиндри шрокидаги олиш мумкин бўлган куч 1,34 марта эмас, 1,342 марта, яъни 1,8 бараварга катта бўлади. Ўрнатма машининг кўтарилиш тезлиги ҳам шунча мартага камаяди.
Механик узатмадан фарқли равишда гидравлик узатманинг звенолари бикр боғланишга эга эмас. Насоснинг поршенидаги куч гидродвигателнинг поршенига фақат суюқлик орқали узатилади, шунинг учун насос ва гидродвигателни тракторда бир бирига нисбатан хохлаган масофада ва иҳтиёрий холатда – вертикал, горизонтал ёки қия жойлаштириш мумкин. Бундан ташқари, бу агрегатлар эгилувчан шланклар билан боғланган бўлса, иш жараёни вақтида улар ўз холатларини ўзгартиришлари ҳам мумкин, масалан, гидравлик ғарамлагич, юклагич, экскаватор ва бошқа машиналарнинг куч цилиндрлари каби.
Шундай қилиб, гидростатик узатмаларнинг энг мухум хоссаси уларнинг масофавийлиги ёки узоққа таъсир қила олиши ҳисобланади. Юқорида келтирилган схемадан ташқари бу узатмалар илгариланма-қайтма, қайтма-бурилувчи ва айланувчи ҳаракатли бўлиши мумкин.
Қадимдан суюқликнинг напори ҳисобига куракли ғилдиракнинг айланма ҳаракатини олиш махаллий усули гидродинамик узатмаларда қўлланиб келинган. Гидроэлектростанцияларнинг турбиналари ҳам шундай принципга асосланиб ишлайди, бу ерда напор тўғоннинг иккала томонидаги сувнинг сатҳлари фарқининг ҳисобига ҳосил бўлади.
Автотранспорт воситалари ва бошқа ўзиюрар машиналарда гидродинамик узатмалари кенг қўлланилади. Динамик гидроузатмада буровчи момент етакчи валдан етакланувчига, марказдан қочма куч таъсирида насос ғилдираги ва гидродвигател ғилдираги (турбина) кураклари бўйлаб ҳаракатланаётган суюқликнинг кинетик энергияси ҳисобига узатилади. Шунинг учун гидродинамик узатмалар ишчи органлари ва ишчи суюқликнинг силжиши катта тезликлар зарур бўлади. Ҳажмий гидроузатмаларда суюқликнинг кинетик энергияси қувват узатилишида сезиларли рол ўйнамайди, шунинг учун ишчи органларни катта тезликларига зарурат йўқ.
Гидродинамик узатмаларнинг асосий афзалликларига конструктив бажарилишининг нисбатан соддалиги, шовқинсиз ишлаши, етакчи ва етакланувчи валлар орасидаги бикр боғланишнинг мавжуд эмаслиги двигателнинг ишга тушуриш осонлиги ва авж (тиғиз) юкланишларни, ҳамда юритмадаги буровчи тебранишларни текислаш имконини беради.
Гидродинамик узатмаларни қўллаш юритма двигателларининг характеристикаларини сезиларли яхшилайди ва ишга тушириш, хамда юкланишиларнинг кескин тебранишлари билан тавсифланадиган иш режимларида тракторларнинг иши ишончлилигини ва самарадорлигини оширади.
Гидродинамик узатмалар, двигателнинг қувватини унинг моментини ўзгартирмаган холда узатадиган гидродинамик муфталари (гидромуфта) ва буровчи моментнинг қийматини, баъзан эса йўналишини ҳам ўзгартириб узатадиган гидродинамик трансформаторлар (гидротрансформатор)га бўлинади.
Гидродинамик узатманинг принципиал схемаси 1.2-расмда келтирилган. Гидродинамик узатманинг асосий элементлари куракли ишчи ғилдираклар бўлиб, улар умумий жихатдан насос (Н) ва турбина (Т) ғилдиракларига бўлинади. Ғилдираклар магистрал қувурларсиз максимал ёқинликда боғланади. Ишчи ғилдираклар кураклараро каналлар ва бошқа сиртлар ҳосил қилаётган умумий ишчи бўшлиққа эга, у ишчи суюқликнинг ҳаракатини чеклайди ва йўналтиради.
Гидроузатманинг насос ғилдираги юритма двигател вали билан боғланган ва ундан олган энергияни суюқлик оқимига узатади. Турбина ғилдираги куракларини қамраб ўтишда, суюқлик оқими уни ҳаракатга келтиради ва ғилдиракка етакланувчи валдаги юкланишни енгиб ўтиш учун керак бўладиган энергияни беради. Турбинадан ишчи суюқлик насосга қайтади ва цикл такрорланади. Бунда гидроузатмага кириш параметрлари сифатида қувват N1, буровчи момент М1 ва айланишлар сони n1 ҳисобланади, чиқиш параметрлари эса – қувват N2, буровчи момент М2 ва айланишлар сони n2 бўлиб, бунда N1>N2 ва n2
1.2-расм. Гидродинамик муфтанинг принципиал схемаси:
1-двигеталнинг тирсакли вали; 2-насос ғилдираги; 3-кожух (ғилоф); 4- турбина ғилдираги; 5- трансмиссия вали.

Насос 2 ва турбинанинг 4 ишчи ғилдираклари ягона умумий корпусга 1.2-расмда кўрсатилгандек жойлаштирилади. Насоснинг насос ғилдираги 2 маховикка ёки автомобил ёки трактор двигателининг тирсакли вали 1 га, турбина ғилдираги 4 эса трансмиссиянинг етакланувчи вали 5, бир вақтнинг ўзида трактор ёки автомобилнинг узатмалар қутиси бирламчи валига махкамланади.

Гидромуфта қуйидагича ишлайди. Маховик айланганда насос кураклари 2 четки қирраларидан марказдан қочма куч ҳисобига суюқлик отилиб чиқади, у ердан суюқлик турбинанинг ишчи ғилдираги 4 нинг куракларига ундан юқорироқ напорда ўтади. Бунинг натижасида турбина куракларига қўйилган куч тарзида узатилади, етакланувчи вал 5 да буровчи момент пайдо бўлади. Шундай қилиб, турбина ғилдираги суюқлик оқимида ғилдиракларнинг ўзаро сирпаниб кетиши натижасида турли айланишлар сони билан айланишни бошлайди ва турбина валидаги буровчи момент насос валидаги моментдан умуман катта бўлмайди. Бошқача қилиб айтганда, гидромуфта фақат тезлик узатиш сонини ўзгартириши мумкин.