Гидроприводы возвратно-поступательного движения

Принципиальная схема простейшего нерегулируемого гидропривода, пред-назначенного для осуществления возвратно-поступательного движения рабочего органа, представлена на рис.28.

E

D

C

F

G

B

A

Рис.28

Рабочая жидкость из бака А через фильтр В поступает в нереверсивный насос С с фиксированной подачей, а из него – в трехпозиционный четырехканальный гидрораспределитель D c ручным управлением. При изображенном на рисунке нейтральном положении распределителя отключены каналы, связывающие его с гидроцилиндром Е, и поршень неподвижен. При перемещении рукоятки распределителя вправо жидкость под давлением поступает в поршневую полость гидроцилиндра и сливается в бак из штоковой полости. Поршень перемещается вправо. Реверсирование гидропривода осуществляется переключением каналов распределителя. Для предотвращения чрезмерного повышения давления в схеме имеется предохранительный клапан G. Он срабатывает, когда усилие на поршень гидроцилиндра превышает расчетное или когда оператор с опозданием переключает рукоятку распределителя потоков после достижения поршнем крайнего положения.

Дроссельное регулирование гидропривода

Для изменения скорости движения поршня гидроцилиндра в схему гидропривода вводится дроссельное устройство. Оно может быть установлено последовательно с гидроцилиндром (рис.29,а) или параллельно ему (рис.29,б).

С корость поршня равна отношению объемного расхода жидкости в гидроцилиндр к площади поршня

Р асход жидкости через дроссель по аналогии с истечением через отверстие составляет

где μ – коэффициент расхода;

ωдр – проходное сечение дросселя;

pдр – перепад давления на дросселе.

a) б)

Рис. 29

П ри последовательном включении дросселя

где рн – избыточное давление, развиваемое насосом;

рц – избыточное давление в силовой полости гидроцилиндра.

В свою очередь без учета площади штока

где F – внешняя сила, действующая на поршень.

О кончательно

Таким образом, нагрузочные характеристики гидропривода имеют вид плавно ниспадающих парабол с положительной кривизной (рис.30) и не зависят от места установки дросселя – на входе в гидроцилиндр или на выходе из него. Во втором случае, однако, гидропривод работает более устойчиво, потери энергии от дросселирования в форме тепла сбрасываются в бак, чем предупреждается нагрев цилиндра.

vп

ωдр1

ωдр2

Рис.30

К ПД органов управления равен

г де vп макс – максимальная скорость перемещения поршня, определяемая

подачей насоса;

Очевидно, что

И з последнего соотношения видно, что КПД органов управления принимает нулевые значения при относительных давлениях в цилиндре ˉрц =0 и ˉрц =1, а значит, имеет максимум в этом диапазоне. Исследование на максимум дает

Этому соответствует относительный расход жидкости в гидроцилиндр

Т аким образом, при последовательном дроссельном регулировании гидропривода даже в оптимальных условиях полезно используется только 58 % подачи насоса (остальная жидкость сбрасывается в бак через перепускной клапан) и 2/3 развиваемого насосом напора. КПД гидропривода с учетом потерь в насосе и гидроцилиндре не превышает 30 %.

Более эффективным в энергетическом отношении является гидропривод с параллельным дроссельным регулированием (рис.29,б). В этой схеме предохранительный клапан срабатывает лишь при чрезмерном повышении давления в системе.

Р асход жидкости в гидроцилиндр равен

К ак и ранее, расход через дроссельное устройство может быть представлен в виде

С учетом этого скорость передвижения поршня составит

Нагрузочные характеристики такого гидропривода представлены на рис.31. Они имеют вид ниспадающих парабол с отрицательной кривизной. Штриховая линия соответствует срабатыванию предохранительного клапана.

vп

ωдр1

ωдр2

ωдр3

F

Рис.31

КПД органов управления в этом случае равен

т .е. в зависимости от степени открытия дросселя меняется от нуля (дроссель полностью открыт и жидкость в гидроцилиндр не поступает) до единицы (дроссель полностью закрыт, вся жидкость поступает в гидроцилиндр). Однако, как следует из сравнения рис.30 и 31, характеристики гидропривода с параллельным дросселированием менее устойчивы.

Для устранения указанного недостатка перед дроссельным устройством устанавливают редукционный клапан, настраиваемый на определенное давление. В таком гидроприводе расход жидкости через дроссель постоянен, а значит, при постоянной подаче насоса расход жидкости в гидроцилиндр и скорость перемещения поршня не зависят от нагрузки. Гидропривод носит название стабилизированного.