4.11 Способи розвантаження насосів і гідросистем від тиску
У проміжок часу, коли виконавчі механізми не діють, насос гідроприводу розвантажують від тиску. Це зменшує експлуатаційні витрати, збільшує коефіцієнт корисної дії гідросистеми і підвищує довговічність насоса. Існує кілька способів розвантаження насосів. При розвантаженні насосів через гідророзподільник золотникового типу (рис. 4.24, а) напірну гідролінію насоса з’єднують безпосередньо через гідророзподільник з гідробаком. Для цього плунжер золотникового гідророзподільника вручну або автоматично встановлюють в нейтральне положення. При такому способі розвантаження застосовують золотники з електромагнітним управлінням типу 6Г73-1, з електрогідравлічним управлінням типу 6Г73-4 і з ручним управлінням типу 6Г74-1, у яких при нейтральному положенні напірна гідролінія з’єднана із зливною.
Аналогічне розвантаження насоса здійснюють за допомогою гідророзподільників золотникового типу у автонавантажувачів Львівського заводу, гідророзподільників тракторних систем типу УГ-1-02СБ і 60-49СБ1. Цей спосіб розвантаження насосів можна досить успішно виконувати за допомогою нових секційних гідророзподільників типу Р25.
Розвантаження насоса і гідромагістралі в положенні «стоп» виконавчого механізму застосовують у верстатах, що працюють по циклах: робочий хід - стоп – реверс – холостий хід і т.д. (рис. 4.24, б). У цьому випадку для розвантаження насоса і гідромагістралі можна підключити зворотні клапани до гідроциліндра.
При досягненні поршнем крайнього лівого положення насос розвантажується по лінії 1-2-3-4-5-6, а при досягненні крайнього правого положення насос розвантажується по лінії 4-5-6-8-2-6.
Розвантаження насоса з утриманням в гідромагістралі усталеного тиску необхідна для гідросистем машин з притиском або затискачем деталей при їх обробці або в гідросистемах, де тривалий час має підтримуватися високий тиск при відсутності витрати. У таких випадках застосовують гідроакумулятори. На рис. 4.24, в представлена гідросхема, де розвантаження насоса з утриманням тиску в гідромагістралі здійснюється наступним чином. Після притиску штоком поршня деталі 1 до упору починається зарядка гідроакумулятора 2. В цей же час рідина під високим тиском по лінії управління 3 підводиться до напірного клапану.
Рисунок 4.24 – Розвантаження насосів
Коли тиск досягне значення, на яке налаштований клапан 4, він відкриється і з’єднює напірну лінію з гідробаком. Насос розвантажиться від високого тиску, при цьому зворотній клапан 5 блокує магістраль від зливу, а потрібний тиск підтримується гідроакумулятором 2. Гідроакумулятор при цьому компенсує витоки робочої рідини в гідроапаратурі і перетік в гідродвигуні. Є і інші способи розвантаження насосів і гідросистем від тиску: наприклад, розвантаження насоса і гідросистеми при зупинці робочого органа на жорсткій опорі та інші.
4.12 Слідкуючий гідропривід
За способом регулювання швидкості вихідної ланки об’ємні гідроприводи розділяють на регульовані і нерегульовані. У регульованому об’ємному гідроприводі швидкість вихідної ланки об’ємного гідродвигуна може регулюватися по певному закону.
Як відомо, регульовані гідроприводи бувають з дросельним, з об’ємним, а також з об’ємно-дросельним регулюванням. До регульованих гідроприводів відносяться гідроприводи з ручним і з автоматичним регулюванням.
Слідкуючим гідроприводом називають регульований гідропривід, в якому швидкість руху вихідної ланки змінюється залежно від заданої дії, величина якої заздалегідь не відома.
У слідкуючих гідроприводах, особливо в системах автоматичного регулювання і управління, застосовують слідкуючі пристрої, за допомогою яких виконуючий орган (вихід) відтворює переміщення заданого або чутливого елементу системи (входу). Як правило, потужність на виході має бути більше потужності на вході, тому в слідкуючу систему включають підсилювальну ланку. У підсилювальній ланці слідкуючого гідроприводу завдяки сторонньому джерелу енергії вхідний сигнал зазнає багатократне посилення, а між входом і виходом забезпечується з певною точністю слідкуючий рух, при якому вихід слідкує за переміщенням входу. У системах слідкуючих гідроприводів із замкнутим контуром вихід пов’язаний з входом і тому вихідна ланка надає на вхід зворотній зв’язок.
Зворотнім зв’язком виходу з входом називають елемент системи, що сполучає яку-небудь її ланку з однією з попередніх ланок і що замикає тим самим всю систему, або частину її. В результаті вихід (гідродвигун) за допомогою зворотнього зв’язку повідомляє входу (плунжеру золотника) руху повторному тому, яке він отримав від задаючого пристрою (ручки управління або кнопки).
Завдяки зворотньому зв’язку слідкуюча система забезпечує з певною точністю відповідність входу і виходу. Слідкуючі системи гідроприводу повинні володіти певною точністю, чутливістю, прудкістю дії і стійкостю. Точність системи визначається помилкою (похибкою), з якою виконавський орган (вихід) відтворює переміщення чутливого елементу. Чутливість системи визначається здатністю виконавчого органу реагувати на переміщення чутливого елементу, прудкість дії характеризується часом, протягом якого вихідна ланка реагує на переміщення чутливого елементу.
Під стійкістю системи розуміють її здатність повертатися в первинний стан після припинення дії джерела збудження. Якщо після припинення дії збуджуючих сил система не повертається до колишнього стану, вона називається нестійкою. Система, де вихідний параметр не реагує на сигнал входу, стає не управляючою.
У слідкуючому гідроприводі найчастіше застосовують золотникові слідкуючі системи, системи із струменевою трубкою і системи з соплом-заслінкою.
Найпростіша золотникова слідкуюча система гідроприводу (рис. 4.25) має рукоятку 1, важіль 2, плунжер золотника 3, гідроциліндр 4 і поршень 5. До золотника 3 підключені лінія високого тиску р і лінія зливу 0. Золотник 3 сполучений двома трубопроводами 6 і 7 з гідроциліндром 4. При повороті рукоятки 1 вправо важіль 2, обернувшись відносно точка б за годинниковою стрілкою, змістить плунжер 3 вправо і рідина почне поступати по трубопроводу 6 в праву порожнину гідроциліндра, а з лівої порожнини витікати по трубопроводу 7 в зливну лінію. Поршень 5 під тиском рідини піде вліво, оберне важіль 2 відносно точки а, плунжер 3 зміститься вліво, перекриє трубопроводи 6 і 7 і поршень 5 зупиниться. Тут поршень 5 «слідкує» за рухом плунжера 3, а зворотній зв’язок між ними здійснюється за допомогою важеля 2. Від величини щілини між плунжером 3 і гільзою 8 залежить швидкість руху поршня 5, причому завдяки зворотньому зв’язку поршень весь час прагне зменшити погодженість між рухом плунжера і поршня. У цьому і заключається одна з найважливіших особливостей слідкуючої системи із зворотнім зв’язком.
Слідкуючий пристрій із струменевою трубкою (рис. 4.26, а) має трубку 1, два приймаючих сопла 2, нерухомий поршень 3 і гідроциліндр 4. Струменева трубка 1 може обертатися навколо осі 0. Отвори приймальних сопел розташовані в порожнині обертання трубки. При зсуві трубки від осі симетрії вправо енергія рідини, витікаючи з насадки струменевої трубки, розподіляється між двома соплами неоднаково, в правій порожнині гідроциліндра тиск виявиться більше, ніж в лівій і гідроциліндр зміщується вправо. Отже, чутливим елементом тут є струменева трубка 1, за якою «слідкує» гідроциліндр 4. Згідно схемі слідкуючого пристрою із струменевою трубкою 1 (рис. 4.26, б) за її рухом «слідкує» поршень 2.
Рисунок 4.25 – Проста золотникова слідкуюча система гідроприводу
Слідкуючий гідропривід із струменевою трубкою в порівнянні із слідкуючою золотниковою системою має ряд переваг, які полягають в наступному: струмінь витікаючий з трубки, направлений перпендикулярно до її переміщення, тому практично не впливає на сили, управляючі положенням трубки; струменева трубка має малу масу, що підвищує її чутливість; прохідний отвір в трубці порівняно великий, тому не засмічується і надійно працює. Досліди показують, що тиск на вході в струменеву трубку має бути не більше 0,8 МПа, оскільки при великих тисках збільшується вібрація в трубці. Трубка має на кінці насадок з кутом конусності 6°18’, діаметр вихідного отвору 1,2...1,8 мм, діаметр сопла 2...2,5 мм, швидкість виділення у вихідному перетині струменевої трубки близько 40 м/с. Вихідний отвір насадка щоб уникнути попадання в нього повітря, слід поміщати в камеру 5, заповнену рідиною.
Рисунок 4.26 – Слідкуючий пристрій
Слідкуючий гідропривід із слідкуючим пристроєм з соплом-заслінкою застосовують при необхідності долати більше зусилля. Він володіє високою чутливістю, стабільністю характеристик при зміні температури рідини, може працювати при високих тисках. Проте значні витоки рідини через сопло зменшують ККД системи, крім того, для переміщення заслінки потрібні порівняно більші зусилля, оскільки рідина, витікаючи з сопла, вказує на заслінку динамічну дію.