4.8.5 Трубопроводи

У гідроприводах верстатів і машин застосовують сталеві безшовні і рідше мідні труби. Мідні труби легше гнуться, тому їх зазвичай використовують при монтажі гідроприводу у важкодоступних місцях.

Проте, як показують дані останніх досліджень, мідні труби застосовувати не рекомендується, оскільки робоча рідина, здійснюючи рух при великих швидкостях і тиск всередині мідних труб швидко втрачає свою якість.

При тисках в системі р≤1 МПа вживають водогазо­провідні (газові) труби; для тисків р=1-2,5 МПа – зварні посилені або безшовні труби з нормальною товщиною стінки; для тисків р>2,5 МПа – посилені безшовні труби. Для тисків р=4 МПа застосовують гладкі труби. Довжина труб 4-7 м. Сталеві безшовні хо­лоднотягнуті труби в гідроприводах зазвичай мають діаметр 4-50 мм (ГОСТ 8734–58) і ін.

4.9 Регулювання швидкості руху силового органу в гідроприводах

4.9.1 Дросельне регулювання

Регулювання швидкості руху робочих органів в гідро­приводах може бути дросельним або об’ємним.

Гідродросель (дросель) – регулюючий гідроапарат призначений для підтримки заданої витрати в залежності від величини перепаду тисків в тому, що підводиться і відводиться потоками робочої рідини.

Дросельне регулювання здійснює дроселем, пе­рекриваючи більшу або меншу частину прохідного отвора, завдяки чому зменшується або збільшується подача рідини в гідродвигуні, що зменшує або збільшує швидкість руху вихідної ланки.

Об’ємне регулювання виконують за допомогою об’ємного регульованого насоса або регульованого гідродвигуна.

У гідроприводах дросельне регулювання здійснюється за рахунок скидання частини рідини, що подається нерегульованим насосом в гідросистему.

При дросельному регулюванні в гідросхемі дросель мо­же бути встановлений на вході (рис. 4.16, а) – перед гідродви­гуном на напірному трубопроводі; на виході (рис. 4.16, б) – після гідродвигуна на зливному трубопроводі й паралельно гідродвигуну на окремому відгалуженні від напірного тру­бопроводу (рис. 4.16, в). У гідроприводі з дроселем на вході швидкість руху силового органу регулюється таким чином.

Рідина з гідробака 1 (рис. 4.16, а) нерегульованим насосом 2 подається під тиском по напірному трубопроводу 3 через дросель 4 в гідророзподільник 5 і поршневу порожнину 6 гідродвигуна 7. Під тиском рідині поршень переміщається вправо і витісняє рідину з штокової по­рожнини 9 в зливну лінію 10 в гідророзподілювач 5 в зливну лінію 11 через напірний гідроклапан 12 в гідробак. При повністю відкритому дроселі 4 швидкість поршня 8 буде мак­симальною.

Рисунок 4.16 – Гідросхема дроселя

При зменшенні площі прохідного отвору дроселя витрата рідини, що поступає від насоса в гідродвигун, зменшуватиметься, завдяки чому зменшуватиметься швидкість руху поршня.

При дроселюванні подача насоса рівна:

                      (4.28)

де Q_г – витрата рідини, що надходить в гідродвигун;

Q_б – витрата рідини, що скидається через запобіжний клапан в зливний бак.

Для силового циліндра швидкість переміщення поршня гідродвигуна рівна:

                         (4.29)

Для гідромотора роторного типу частота обертання рівна:

                        (4.30)

де q_д – питома витрата гідродвигуна.

Для поворотного гідроциліндра кутова швидкість рівна:

                        (4.31)

де ω – корисна площа поршня.

Для того, щоб рух поршня був плавним на зливному трубопроводі встановлюють напірний гідроклапан, відрегульований на тиск 0,15-0,3 МПа.

Тиск перед дроселем р_н в напірній лінії визначають налаштуванням переливного або запобіжного клапана; в процесі роботи воно практично залишається постійними. Тиск же в напірній лінії за дроселем залежить від навантаження, прикладеного до поршня, з її збільшенням зростає тиск за дроселем і зменшується подача рідини, що надходить в безштокову (робочу) порожнину гідроциліндра. Отже, регулювання за допомогою дроселя, встановленого на вході, не забезпечує сталості швидкості руху поршня при змінному навантаженні на нього. Згідно зі схемою дросельного регулювання (рис. 4.16, б) дросель розташований на виході, що забезпечує роботу гідроприводу при знакозмінному навантаженні, яку можна успішно застосовувати для вантажопідіймальних машин, штабелерів, кранів, так як при будь-якому напрямку руху поршня під дією зовнішнього навантаження забезпечується плавне переміщення вантажу. Крім того при проходженні через дросель рідина нагрівається і прямує в гідробак, минаючи гідродвигун.

На другій гідросхемі (рис. 4.16, в) дросель розташований паралельно двигуну на окремому відгалуженні від напірного трубопроводу. У цьому випадку запобіжний клапан спрацьовує лише тоді, коли тиск досягає граничного, на яке настроєна пружина клапана. Так як при такій схемі включення дроселя тиск, що розвивається насосом, залежить від навантаження, прикладеного до поршня, то ця схема є більш економічною в порівнянні з двома попередніми.

Всі три розглянутих способу дросельного регулювання мають істотний недолік, а саме відсутність сталості швидкості руху силового органу або вихідної ланки при змінному навантаженні, тому їх можна застосовувати тільки при мало мінливих навантаженнях. Для забезпечення надійної стабільності швидкості руху силового органу в гідроприводу застосовують регулятори потоку типу Г55-3 і Г55-4, серійно випускаються нашою промисловістю.

Згідно зі схемою гідроприводу поступального руху з регулятором потоку типу Г55-3, встановленого на виході (рис. 4.17), регулятор потоку 1 має регульований дросель і редукційний гідроклапан, завдяки якому при зміні навантаження Р, а отже і тиску р₁ підтримується постійний тиск перед дроселем р_о, що забезпечує постійну витрату через дросель і постійну швидкість. Згідно конструктивній схемі регулятор потоку дросельного типу Г55-3 (рис. 4.18) (табл. 4.7) працює таким чином.

Рисунок 4.17 – Регулятор потоку типу Г55-3

Робоча рідина з гідродвигуна під тиском підводиться в порожнину 4, звідки надходить у порожнину 8, до дроселів і далі на злив. Далі порожнина 8 каналами 3 і 5 з’єднана з порожнинами 2 і 6. Рідина перед дроселем тисне на золотник 7 і, долаючи зусилля пружини 1, переміщає його вправо.

Рисунок 4.18 – Регулятор потоку дросельного типу Г55-3

Таблиця 4.7 – Технічна характеристика дросельних регуляторів потоку

Показники	Г55-31	ПГ55-25	ПГ55-24	ПГ55-15	ПГ55-14	ПГ55-12
Номінальна витрата Q, л/хв	8	140	70	140	70	20
Мінімальна витрата q, л/хв	0,07	0,2	0,15	0,4	0,25	0,1
Діапазон зміни вхідного тиску р, МПа	0,5-12,5	0,8-20	0,5-20	0,1-20	0,1-20	0,1-20
Витік при ρmax через повністю закритий дросель, см3/хв	30	180	120	200	120	60
Маса m, кг	3,5	12	7,4	16	8	5

Однак при збільшенні тиску перед дроселем прохідний перетин між порожнинами 4 і 8 зменшується, а отже, тиск збільшується, таким чином в порожнині 8 підтримуватиметься постійне значення тиску:

                         (4.32)

де Р_п – сила пружини, Н;

D – діаметр золотника в порожнині 8, м.