Работа гидроприводов с переменным давлением.

Принципиальная схема гидропривода с дроссельным регулирование с параллельным включением дросселя показана на рис. 5. В данной схеме регулируемый дроссель ДР установлен в линии соединяющей напорную гидролинию со сливной. При таком включении дросселя рабочая жидкость, подаваемая насосом, разделяется на два потока, один из которых проходит через гидроцилиндр Ц, другой – через дроссель ДР. Регулирование скорости производиться изменением величины расхода рабочей жидкости через дроссель. Давление в напорной линии зависит от нагрузки гидродвигателя, т.к. предохранительный клапан работает в обычном режиме, и определяется по формуле

,

где F_н – нагрузка на штоке гидроцилиндра, Н, S_п – рабочая площадь поршня гидроцилиндра, м².

Для предохранения привода от давления, превышающего допустимое в напорной линии установлен предохранительный клапан КП. Направляющий распределитель Р предназначен для изменения направления потока рабочей жидкости, поступающей в полости гидроцилиндра. При работе привода поток рабочей жидкости, создаваемый насосом Н, разделяется на два потока, один из которых поступает по напорной линии через распределитель Р в одну из полостей цилиндра, а другой – через дроссель ДР по сливной линии в бак. Расход рабочей жидкости, подводимой к гидроцилиндру:

Q_ц=Q_н – Q_др,

где Q_н – подача насоса, Q_др – расход жидкости через дроссель, м³/с.

Рис. 5. Схема с параллельной Рис. 6. Механические

установкой дросселя. характеристики.

Средняя скорость движения штока гидроцилиндра (без учета давления в сливной линии):

. (4)

Следовательно, скорость движения штока гидроцилиндра зависит от настройки дросселя (площади его рабочего проходного сечения) и внешней нагрузки при прочих равных условиях. При неизменной нагрузке скорость штока цилиндра максимальна при площади рабочего проходного сечения дросселя, равной нулю, т.е. при полностью закрытом дросселе. По мере открытия дросселя часть жидкости отводится в бак и скорость движения штока соответственно уменьшается. При полном открытие дросселя весь поток рабочей жидкости от насоса пойдет через дроссель в бак, и шток цилиндра остановиться. На рис. 6 показана механическая характеристика данного привода, построенная для разных площадей рабочих проходных сечений дросселя. Общую для семейства характеристик точку v_хх определяют при отсутствии нагрузки. Скорость движения штока при одной и той же площади рабочего проходного сечения дросселя с увеличением внешней нагрузки на штоке гидроцилиндра уменьшается. Эта зависимость является общим недостатком всех схем гидравлических приводов, в которых применяются регулируемые дроссели.

Преимуществами гидропривода с переменным давлением являются более высокий КПД по сравнению с приводами с постоянным давлением, т.к. мощность зависит от нагрузки; отвод теплового потока, образующегося при дросселировании рабочей жидкости, непосредственно в бак. Недостатки схемы: невозможность регулирования скорости при отрицательных нагрузках, т.е. тогда, когда направление действия нагрузки совпадает с направлением движения выходного звена, и невозможность подключения нескольких гидродвигателей к одному насосу.

Схема гидропривод с дроссельным регулированием с регуляторам потока на входе в гидроцилиндр показана на рис. 7. Для обеспечения постоянной скорости движения выходных звеньев гидродвигателей при переменных нагрузках в приводах с дроссельным регулированием применяют регуляторы потока, состоящие из регулируемого дросселя и клапанов (клапанов постоянной разности давлений), которые обеспечивают постоянство перепада давлений на дросселе при изменении нагрузки. Применяют также регуляторы потока, в состав которых входят редукционные клапаны. Регуляторы потока устанавливают в тех же местах, что и обычные регулируемые дроссели.

В регулятор потока в схеме на рис. 7 а) входят регулируемый дроссель ДР1, с помощью которого регулируют скорости движения штока и цилиндра, и два клапана. Клапан перепада давлений КП1 подключен параллельно к напорной линии и предназначен для автоматического поддержания постоянного перепада давлений на дросселе ДР1. Линия управления клапана КП1 соединена через постоянный дроссель ДР2 с линией за дросселем ДР1. Предохранительный клапан КП2 предохраняет привод от давления, превышающего установленное. При повышении нагрузки на штоке гидроцилиндра F_н одновременно повышается давление р₂. При этом рабочее проходное сечение клапана КП1 автоматически уменьшается, в результате чего давление р₁ соответственно повышается, т.о. перепад давлений на дросселе восстанавливается. Аналогично при снижении давления р₂ понижается давление р₁.

Регулятор потока 1 в схеме, показанной на рис. 7 б) состоит из регулируемого дросселя 2 и редукционного клапана 3. Редукционный клапан поддерживает постоянное давление р_д на входе в дроссель. На выходе из дросселя 2 при малом сопротивлении сливной гидролинии давление можно считать постоянным и равным атмосферному. Поэтому и расход жидкости через дроссель будет постоянным. Подача жидкости в гидроцилиндр Q_ц=Q_н-Q_др при неизменной подаче насоса постоянна и не зависит от нагрузки, поэтому постоянной будет и скорость выходного звена v.

а)

б)

Рис. 7. Схемы с регуляторами потока.

Преимуществом схем с регуляторами потока является обеспечения практически постоянной скорости движения выходных звеньев гидродвигателей при переменных нагрузках. Недостатки: большие габариты и масса регуляторов потока, сложность обеспечения автоматического регулирования.

Гидроприводы с машинно-дроссельным управлением. Одним из путей повышения КПД гидропривода с дроссельным регулированием является применение регулируемых насосов, имеющих автоматические регуляторы подачи. На рис. 8 показана принципиальная схема гидропривода с регулируемым насосом Н, имеющим регулятор подачи с обратной связью по давлению. Скорость движения штока гидроцилиндра Ц регулируют с помощью дросселирующего распределителя Р с управлением от электромагнитов. В данном приводе при уменьшении расхода рабочей жидкости через распределитель Р автоматически уменьшается подача насоса Н. Пневмогидроаккумулятор, подключенный в напорную линию, предназначен для питания привода в начале перемещения золотника распределителя Р из исходной позиции, когда подача насоса еще невелика.

На рис. 9 показана принципиальная схема аксиально-поршневого насоса с регулятором подачи. Чувствительным элементом регулятора является пружина 2 гидроцилиндра 3 одностороннего действия. Поршень гидроцилиндра соединен с наклонным диском 1 насоса 5, а поршневая полость цилиндра подключена через дроссель 4 к напорной линии. Насос имеет упор 6, который ограничивает угол наклона  диска.

Принцип регулирования насоса с помощью автоматического регулятора заключается в следующем, если давление в напорной линии меньше, чем давление настройки регулятора, диск насоса отклонен от нулевого положения на максимальный угол  и, следовательно, насос имеет максимальный рабочий объем (наибольшую подачу).

Рис. 8. Гидропривод с регулируемым насосом.



Рис. 9. Схема насоса с регулятором подачи.

При давлении в напорной линии больше давления настройки регулятора поршень гидроцилиндра 3 под действием силы давления рабочей жидкости перемещается влево, сжимает пружину и поворачивает орган регулирования рабочего объема (диск) насоса в сторону нулевого положения. При этом уменьшается рабочий объем насоса, а следовательно, и его подача. При максимальном давлении рабочей жидкости в напорной линии подача насоса может быть равна нулю. Крутизна характеристики изменения подачи насоса от давления рабочей жидкости, определяемая жесткостью пружины 2, влияет на динамические качества привода. Чем круче характеристика, тем лучше динамические характеристики.

Преимущества данной схемы: высокая чувствительность; большое быстродействие; малые усилия, требуемые для перемещения запорно-регулирующих элементов гидрораспределителей; простота конструкции гидроустройств и невысокая их стоимость.