4.4. Стабилизация скорости исполнительных движений гидрофицированного автоматизированного технологического оборудования

При использовании объемных гидроприводов с нерегу­лируемыми гидромашинами возникает необходимость поддержа­ния постоянной скорости гидродвигателя при переменной на­грузке или обеспечения одинаковой скорости движения несколь­ких гидродвигателей [11, 13].

Рассмотрим дроссельно-клапанные регулирующие устройства на конкретных примерах [23]. Назначение регулятора потока жидко­сти (рис. 4.6), поступающей от насоса Н – стабилизировать скорость от гидромотора ГМ при различной внешней нагрузке на него. Отдельно взятый дроссель ДР не обеспечивает постоянство скорости гидромотора ГМ при переменной нагрузке.

Для стабилизации потока жидкости в гидроприводе с дроссельным регулированием скорости необ­ходимо дополнительное автоматически действующее устрой­ство, например клапан КД.

Положение клапана регулируется, с одной стороны, пружиной, а с другой – давлением жидкости: до дросселя р_н и после него р_гм. Клапан дросселирует часть потока жидкости, поступающего из напорной линии в бак Б. Благодаря такому устройству и действию клапан поддерживает постоянный перепад давления жидкости на дросселе. Перепад давления зави­сит от настройки (поджатия) пружины клапана. Обычно перепад составляет 0,1-0,3 МПа. Давление р_гм жидкости за дросселем ДР в камере гидродвигателя изменяется в зависимости от внешней нагрузки на гидродвигателе.

Рис.4.6. Схема гидропривода с регулятором потока жидкости

Давление р_н жидкости в напорной линии до дросселя ДР регу­лируется клапаном давления КД так, чтобы разница давлений р_н–р_гм оста­валась постоянной. Следовательно, и расход Q_гм жидкости через дроссель в гидродвигатель будет постоянным.

При р_н-р_гм=const величина Q_н=const. Однако следует иметь в виду, что перепад давления Δр=р_н–р_гм на дросселе ДР клапан КД поддерживает с некоторой погрешностью. Для анализа причин погрешности рассмотрим уравнение равновесия сил на запорно-регулирующем элементе клапана давления:

, (4.13)

где F – эффективная площадь в камерах гидравлического управ­ления клапаном, м²; с – жесткость пружины клапана, Н/м; l₀ – предва­рительное сжатие пружины клапана при настрой- ке, м; l – откло­нение запорно-регулирующего элемента от исходного положения при работе клапана, м; Р_т – сила контактного трения на запорно-регулирующем элемента, Н.

Относительная погрешность регулирования перепада давления на дросселе:

, (4.14)

где – идеальный регулируемый перепад давления жидкости возможен при =0 и =0, Па; – действительный перепад давления на дросселе ДР, регулируемый клапаном давле- ния, Па.

Относительная погрешность стабилизации потока (расхода) жидкости:

, (4.15)

где – действительный расход жидкости с учетом погрешности регу­лирования перепада давлений, м³/с; – идеальный расход, обеспечиваемый регулятором потока, м³/с.

Сила контактного трения может иметь положительный или отрицательный знак в зависимости от направления перемеще­ния запорно-регулирующего элемента клапана давления золотникового типа. Соответственно, различный знак может иметь и относитель­ная погрешность стабилизации расхода жидкости. Основные способы снижения величины – гидростатическая и гидро­динамическая разгрузка запорно-регулирующего элемента и уве­личение взаимосвязанных параметров F, с и l₀ клапана.

Регуляторы потока жидкости могут иметь различные кон­структивные модификации: с предохранительным клапа­ном, редукционным, обратным и включаются в гидросистему привода различно. Рассмотренный регулятор потока, как наиболее экономичный, применяется преимущественно в гидросистемах ТО.