Гидравлические и пневматические системы и приводы. Часть 1

 
 
 
 
 
 
 

ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ  

И ПНЕВМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ 

И ПРИВОДЫ 

 

Лабораторный практикум 

 

ЧАСТЬ 1 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Йошкар-Ола 

2021 

 
 

УДК 621.22(076.5) 
ББК 31.56я7 

 Г 46 

Авторы: 

 

А. И. Павлов, В. Д. Щепин, С. Л. Вдовин, К. Н. Никоноров, П. А. Корот
ков 

 

Рецензенты: 

 

кандидат технических наук, директор Института механики  

и машиностроения Поволжского государственного технологического 

университета Н. П. Сютов; 

 

кандидат технических наук, доцент кафедры эксплуатации машин  
и оборудования Поволжского государственного технологического 

университета И. Н. Багаутдинов 

 

Печатается по решению 

редакционно-издательского совета ПГТУ 

 
 
 
Гидравлические и пневматические системы и приводы: 

лабораторный практикум: Ч. 1 / А. И. Павлов и др.. – ЙошкарОла: Поволжский государственный технологический университет, 2021. – 130 с. 
ISBN 978-5-8158-2190-3 
ISBN 978-5-8158-2214-6 (ч. 1) 

 

Изложены содержание и методика выполнения лабораторных работ по 

важнейшим вопросам курсов «Гидравлические и пневматические системы», 
«Гидропривод и гидропневмоавтоматика». Приведены краткие теоретические сведения и справочный материал об объектах исследования. Основные 
принципы проектирования гидросистем транспортных и технологических 
машин продемонстрированы на известных принципиальных схемах технологических машин и оборудования. 

Для студентов направлений подготовки 23.03.03, 15.03.06 и 15.04.06. 

 

УДК 621.22(076.5) 

ББК 31.56я7 

 

ISBN 978-5-8158-2214-6 (ч. 1) 
© А. И. Павлов, В. Д. Щепин,  

ISBN 978-5-8158-2190-3 
С. Л. Вдовин, К. Н. Никоноров, 
П. А. Коротков, 2021 
© Поволжский государственный 
технологический университет, 2021 

Г 46

ОГЛАВЛЕНИЕ 

 

ПРЕДИСЛОВИЕ ........................................................................................... 5 
 
ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................... 7 
 
1. ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИЙ И ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ  
ЭЛЕМЕНТОВ ОБЪЕМНОГО ГИДРОПРИВОДА  
(лабораторная работа № 1) ........................................................................ 9 

1.1. Цель работы ........................................................................................ 9 
1.2. Общие сведения .................................................................................. 9 
1.3. Конструкции и принцип действия объемных гидромашин .......... 10 
1.4. Конструкции и принцип действия гидроаппаратов ...................... 23 
1.5. Порядок выполнения лабораторной работы .................................. 38 
Контрольные вопросы ............................................................................ 39 
Список литературы ................................................................................ 39 

 
2. ИСПЫТАНИЕ ОБЪЕМНЫХ НАСОСОВ  
(лабораторная работа № 2) ...................................................................... 41 

2.1. Цель работы ...................................................................................... 41 
2.2. Нормативные ссылки ....................................................................... 41 
2.3. Периодические контрольные испытания ....................................... 41 
2.4. Приемо-сдаточные испытания ........................................................ 57 
2.5 Стенды и условия проведения испытаний ...................................... 58 
2.6. Описание универсального стенда КИ-4200 ................................... 58 
2.7. Задание к выполнению лабораторной работы ............................... 60 
2.8. Общие требования безопасности при монтаже, испытаниях  
и эксплуатации объемных гидроприводов и смазочных систем ........ 61 
Контрольные вопросы ............................................................................ 63 
Список литературы ................................................................................ 64 

 

3. ИЗУЧЕНИЕ СХЕМ ОБЪЕМНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ  
ГИДРОПРИВОДОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН  
И ОБОРУДОВАНИЯ (лабораторная работа № 3) ................................ 66 

3.1. Цель работы ...................................................................................... 66 
3.2. Общие сведения ................................................................................ 66 

3.3. Принципы объемного регулирования скорости вращения  
вала гидромотора в передачах ............................................................... 78 
3.4. Принципиальные схемы объемного регулирования  
гидроприводов технологических машин и оборудования ................... 80 
3.5. Задание к выполнению лабораторной работы ............................... 92 
3.6. Общие требования безопасности при обслуживании  
гидроприводов с объемным регулированием ....................................... 93 
Контрольные вопросы ............................................................................ 95 
Список литературы ................................................................................ 96 
 

4. АНАЛИЗ ГИДРАВЛИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ПЕРЕГРУЗОЧНОГО  
МАНИПУЛЯТОРА (лабораторная работа № 4) ................................... 97 

4.1. Цель работы ...................................................................................... 97 
4.2. Конструкция и возможности  гидравлического  
перегрузочного манипулятора СГУ-ГПМ ............................................ 97 
4.3. Схема и принцип действия гидросистемы перегрузочного  
манипулятора ........................................................................................... 99 
4.4. Типовые неисправности гидросистемы ...................................... 108 
4.5. Общие требования безопасности при обслуживании  
гидроприводов ...................................................................................... 110 
Контрольные вопросы ......................................................................... 112 
Список литературы ............................................................................. 113 
 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ........................................................................................ 115 

 

Приложения ............................................................................................. 116 

1. Схема стенда для испытания реверсивных насосов ...................... 116 
2. Образец выполнения лабораторной работы «Испытание  
гидромоторов на универсальном стенде КИ-4200» .......................... 119 
3. Схема установки испытуемого насоса на стенде КИ-4200 .......... 126 
4. Схема измерения крутящего момента, частоты вращения  
и мощности на валу насоса .................................................................. 127 
5. Схема гидравлическая принципиальная перегрузочного 
манипулятора ........................................................................................ 128 

ПРЕДИСЛОВИЕ 

 

В современных мобильных технологических машинах и транс
портных средствах широкое применение получили объемные гидроприводы рабочих органов и движителей. Такие объекты являются 
сложными техническими системами, содержащими высокоточные 
детали и электронные компоненты. Для их конструирования, совершенствования и грамотной эксплуатации требуются прочные теоретические знания, умение пользоваться нормативными документами, 
владение методами информационного поиска. 

Лабораторный практикум по дисциплинам «Гидро- и пневмоси
стемы», «Гидропривод и гидропневмоавтоматика» предназначен для 
студентов бакалавриата 23.03.03 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и оборудования», бакалавриата и магистратуры 
15.03.06 и 15.04.06 «Мехатроника и робототехника». Представленные 
здесь материалы также могут быть использованы при обучении на 
других специальностях для освоения дисциплин, связанных с проектированием и эксплуатацией гидрофицированной техники. 

Цель данного учебного издания – изучение студентами принципов 

действия типовых схем гидравлических систем технологических машин, овладение основами поиска неисправностей в гидрооборудовании, освоение методов испытаний гидроагрегатов. Кроме того, в лабораторном практикуме студенты получают сведения о конструкциях 
и применении гидроприводов, оснащенных встроенными электронными системами управления – электрогидравлических мехатронных 
модулей движения. 

Данный практикум содержит четыре лабораторные работы. 
В лабораторной работе № 1 «Изучение конструкций и принципа дей
ствия элементов объемного гидропривода» студенты получают первичные знания о назначении, устройстве и работе объемных насосов и гидродвигателей, гидроаппаратов управления и защиты гидросистем, вспомогательных устройств. Обучающиеся знакомятся с конструкцией элементов гидропривода по наглядным пособиям (макетам), их изображениям и техническому описанию. Студентами осваиваются и закрепляются навыки подбора гидроустройств по заданным характеристикам. 

В лабораторной работе № 2 «Испытание объемных насосов» пред
ставлены типовые методики испытаний объемных насосов, приведены конструкции и схемы испытательных стендов. Овладение данным материалом способствует обучению технике регистрации основных параметров работы объемных гидромашин и приобретению обучающимися навыков определения технического состояния гидравлических агрегатов. 

Лабораторная работа № 3 «Изучение схем объемного регулирова
ния гидроприводов технологических машин и оборудования» посвящена изучению схем объемного регулирования гидроприводов, их характеристик, преимуществ и недостатков. Использование гидроприводов с объемным регулированием показано на примере гидросистемы двухзвенного транспортного робота повышенной проходимости. 

В лабораторной работе № 4 «Анализ гидравлической схемы пере
грузочного манипулятора» производится закрепление полученных знаний о принципе действия гидропривода и его элементов.  
На примере гидросистемы перегрузочного манипулятора студенты 
обучаются технике чтения и анализа принципиальных схем, а также 
выявления неисправностей гидросистем. 

Работы № 2, 3, 4 содержат сведения по технике безопасности, что 

направлено на повышение технической культуры выпускаемых специалистов.  

С целью лучшего усвоения материала и проверки полученных зна
ний каждая тема завершается контрольными вопросами.  

Для самостоятельной работы в процессе обучения в книге приве
дены необходимые справочные материалы и список рекомендуемой 
литературы по каждой теме. 

 

ВВЕДЕНИЕ 

 
На сегодняшний день во многих отраслях производства и транс
портных системах применяются многофункциональные самоходные 
машины и агрегаты, к которым предъявляются такие требования, как 
высокая удельная мощность и экономичность, возможность автоматизации и адаптирования для различных задач, широкий диапазон регулирования скорости и усилия рабочих органов, простота управления. Этим критериям в наибольшей степени отвечает гидрофицированное оборудование, оснащенное автоматическими системами. 
Именно поэтому гидромеханизмы получили широкое распространение в различных сферах деятельности.  

Гидроприводами снабжены лесозаготовительные и строительные 

машины, транспортные средства, производственное и горное оборудование. Следящие гидросистемы используются в авиации, судостроении, военной технике, промышленных роботах. Отдельные виды 
гидравлических устройств нашли применение в медицине, пожарном 
и спасательном оборудовании. Способность развивать значительные 
усилия, малая инерционность обуславливают использование объемных гидравлических приводов в средствах для транспортировки зданий и сооружений, в испытательной технике, моделирующей сейсмические процессы. 

Повышение уровня сложности и точности гидравлических приво
дов и их элементов требует от специалистов знания принципа действия гидросистем и четкого представления о взаимодействии их узлов, осведомленности о конструкциях и характеристиках современной гидроапппаратуры и гидромашин.  

Для создания новых образцов техники и ее квалифицированного 

обслуживания необходимо владеть методами построения и анализа 
схем гидросистем, проведения испытаний гидравлических устройств 
и оценки их состояния. 

Качество получаемых студентами знаний определяется в первую 

очередь возможностью их практической реализации.  

В процессе выполнения лабораторных работ обучающимся предо
ставляется возможность применения теоретического материала, полученного на лекциях и в ходе самостоятельной подготовки. На примерах существующих методик, схемных и конструктивных решений 
студенты получают первоначальные навыки исследования технических объектов и оценки их состояния, составления методик испытаний, поиска неисправностей оборудования.  

В конечном счете настоящий лабораторный практикум направлен 

на стимулирование и развитие умения выпускаемых специалистов работать с техническими и научными источниками, способности участвовать в создании новых образцов гидрофицированных машин. 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 

 

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИЙ И ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ 

ЭЛЕМЕНТОВ ОБЪЕМНОГО ГИДРОПРИВОДА

 

1.1. Цель работы 

 

Целью работы является получение студентами знаний по кон
струкции и принципам действия элементов объемных гидроприводов, 
а также навыков их подбора по заданным характеристикам. 

При выполнении работы должны решаться следующие задачи: 
• получение знаний о конструкциях и принципе действия объем
ных насосов и гидромоторов; 

• получение знаний о конструкциях и принципе действия направ
ляющих и регулирующих гидроаппаратов; 

• получение знаний о конструкциях и принципе действия филь
тров рабочей жидкости; 

• освоение методики подбора аналогов для замены имеющихся 

гидроустройств. 

 

1.2. Общие сведения 

 

Объемные гидравлические приводы в общем случае содержат сле
дующие элементы: 

1) Объемные гидромашины – насосы и гидродвигатели. Первые 

создают поток рабочей жидкости, преобразуя механическую энергию 
приводного двигателя в гидравлическую. Вторые передают мощность 
на выходное звено, приводящее в действие рабочий орган или механизм машины, т. е. преобразуют гидравлическую энергию в механическую. Если выходное звено неограниченно вращается, то гидродвигатель называют гидромотором; при ограниченном возвратно-поступательном движении выходного звена гидродвигатель называют 
гидроцилиндром; гидродвигатель с ограниченным вращением выход- 

ного звена является поворотным гидродвигателем (поворотным гидроцилиндром, моментным гидродвигателем). 

2) Направляющие гидроаппараты – устройства, осуществляю
щие пуск, остановку или изменяющие направление движения потока 
жидкости открытием и закрытием проходного сечения перемещением запорно-регулирующего элемента (ЗРЭ). К ним относятся: обратные клапаны, гидрозамки, гидрораспределители, логические клапаны. 

3) Регулирующие гидроаппараты – осуществляют не только пуск 

и остановку потока жидкости, но и изменение его параметров: расхода, 
давления. Происходит это за счет изменения проходного сечения гидроаппарата с помощью ЗРЭ. Примеры регулирующих гидроаппаратов: 
напорные и редукционные клапаны, переменные дроссели, регуляторы 
расхода, дросселирующие гидрораспределители. 

4) Вспомогательные устройства – обеспечивают работоспособ
ность гидропривода за счет поддержания температуры и чистоты рабочей жидкости, ее хранения или аккумулирования гидравлической энергии. К ним относятся: кондиционеры рабочей жидкости (фильтры, сепараторы и теплообменники), гидробаки, гидроаккумуляторы. 

5) Гидролинии – служат для передачи гидравлической энергии 

между элементами гидропривода за счет прохода потока жидкости. 
По назначению гидролинии делятся: на напорные (передача энергии 
от источника к распределителям), рабочие (подвод и отвод жидкости 
от гидродвигателей), сливные (отвод жидкости в гидробак), дренажные (отвод в гидробак жидкости, протекшей через неплотности 
устройств), линии гидроуправления (подвод давления к управляющим 
полостям). В состав гидролиний входят: трубопроводы, рукава высокого и низкого давления, соединения, каналы в гидроаппаратах и монтажных плитах. 

 

1.3. Конструкции и принцип действия объемных гидромашин 

 

Конструкции объемных гидромашин делятся по виду рабочих ор
ганов, возможности реверса и обратимости (то есть возможности использования и в качестве насоса, и в качестве гидродвигателя).  

По виду рабочих органов гидромашины могут быть: шестерен
ными, героторными, пластинчатыми (шиберными), аксиально-поршневыми, радиально-поршневыми, поршневыми, плунжерными, мембранными. Последние три вида относятся, как правило, к гидроцилиндрам. 

В качестве насосов и гидромоторов чаще используют шестерен
ные, аксиально-поршневые и героторные гидромашины. Пластинчатые конструкции применяют в основном для насосов. Радиальнопоршневые, поршневые, плунжерные и мембранные гидромашины 
используются чаще в качестве гидродвигателей. 

 
1.3.1. Шестеренные гидромашины 
 
Шестеренные насосы и гидромоторы обладают простой и техно
логичной конструкцией, низкой стоимостью, сравнительно небольшой массой, способны работать при высокой частоте вращения вала 
(до 3000 об/мин). 

Основными деталями и узлами шестеренных гидромашин явля
ются: корпус, качающий узел (шестерни с валами), подшипниковые 
узлы, уплотнительные устройства.  

По виду зацепления делятся на гидромашины с наружным и внут
ренним зацеплением.  

По конструкции уплотнений шестеренные гидромашины могут 

быть: с начальным поджимом уплотнений; с поджимом при наличии 
давления нагнетания. 

 
1.3.1.1. Шестеренные насосы НШ-У и насос-моторы МНШ-У 
 
Шестеренный насос НШ-У (насос шестеренный унифицирован
ный) [1-3] внешнего зацепления (рис. 1.1) содержит корпус 1 из алюминиевого сплава, ведущую 2 и ведомую 3 шестерни, выполненные 
заодно с валами (качающий узел), вращающимися в бронзовых втулках 4. Втулки 4 выполняют роль подшипников скольжения и торцевого уплотнения шестерен.  

Шестерни с втулками 4 смонтированы в корпусе 1 и закрыты 

крышкой 10, прикрепленной к нему болтами и уплотненной резиновым кольцом. Втулки 4 уплотнены в крышке 10 резиновыми кольцами 11. Герметичность вала 13 ведущей шестерни 2 в крышке 10 корпуса обеспечивает самоподжимная манжета 12, зафиксированная стопорным кольцом 12.  

 

 

 

Рис. 1.1  Конструкция насосов НШ-У: 

1 – корпус, 2 – ведомая шестерня, 3 – ведущая шестерня, 4 – бронзовые втулки, 

5 – полости гидроподжима, 6 – манжета, 7 – уплотнение резиновое,  

8 – разгрузочная пластина, 9 – опорное кольцо манжеты, 10 – крышка,  
11 – уплотнительные кольца втулок, 12 – стопорное кольцо манжеты,  

13 – вал ведущей шестерни 

 
Уплотнение по вершинам зубьев шестерен обеспечивается посто
янным контактом их с расточкой корпуса 1 (за счет точности изготовления). Втулки 4 торцевых уплотнений могут иметь начальный поджим при сборке насоса. При наличии давления на выходе насоса обеспечивается также гидроподжим втулок 4 к торцам шестерен силами 
от давления в полостях 5, жидкость в которые подводится из нагнетательной полости по винтовым канавкам валов шестерен. За счет этого 
также обеспечивается смазка валов во втулках 4.