8.5. Системы синхронизации движения выходных звеньев нескольких гидродвигателей

В процессе работы гидроприводов различных машин возникает необходимость в одновременном действии нескольких исполнительных гидродвигателей, к которым рабочая жидкость подается от одного насоса. Так как жидкость течет по пути наименьшего сопротивления, то в общем случае выходные звенья гидродвигателей не будут перемещаться синхронно: выходное звено гидродвигателя, для перемещения которого требуется меньший перепад давления, перемещается быстрее. Возможны случаи, когда при некоторых сочетаниях нагрузок выходное звено одного из двигателей совсем не будет перемещаться. Системы, устраняющие этот недостаток, называются системами синхронизации. В гидроприводах наибольшее распространение получили дроссельные и объемные способы синхронизации движения выходных звеньев нескольких гидродвигателей.

8.5.1. Дроссельные способы синхронизации

При дроссельном способе синхронизации используют дроссельные делители потока. На рис. 8.5 и 8.6 приведены конструктивные схемы дроссельных делителей потока, принцип действия которых основан на выравнивании гидравлических сопротивлений двух гидролиний за счет автоматического изменения проходного сечения двух регулируемых гидродросселей. Рабочая жидкость подводится от насоса к дроссельному делителю потока 1 (см. рис. 8.6) и через балансные гидродроссели Д1 и Д2, имеющие одинаковые характеристики, попадает в торцевые полости А и Б делителя, между которыми расположен цилиндрический плунжер 2, свободно перемещающийся в корпусе делителя. Смещение

Рис. 8.5. Делитель потока дроссельного типа

Рис. 8.6. Схема дроссельного делителя потока

плунжера 2 относительно корпуса делителя изменяет проходные сечения регулируемых гидродросселей Д3 и Д4. Далее рабочая жидкость из полостей А и Б делителя через регулируемые гидродроссели Д3 и Д4 поступает в рабочие полости гидроцилиндров, скорости V1 и V2 поршней которых необходимо синхронизировать.

Деление потока обеспечивается при помощи балансных гидродросселей Д1 и Д2 в соотношении

,

где S₁ и S₂ – площади проходных сечений балансных гидродросселей Д1 и Д2.

Выпускаемые промышленностью делители потока типа Г75-6 работают на минеральном масле, обеспечивая ошибку деления потока не более 3%. При помощи нескольких делителей этого типа можно разделить поток на любое количество равных частей.

На рис. 8.7 и 8.8 представлены типовые гидравлические схемы применения дроссельных делителей потока и один из вариантов их конструктивного исполнения.

Рис. 8.7. Типовые гидравлические схемы применения

дроссельных делителей потока

Рис. 8.8. Конструктивное исполнение делителя потока

дроссельного типа

8.5.2. Объемные способы синхронизации

Объемные способы синхронизации базируются на использовании принципа объемного дозирования расхода, подводимого к гидродвигателям.

Схема гидропривода, в котором реализуется простейший объемный способ синхронизации, в упрощенном виде приведена на рис. 8.9.

Рис. 8.9. Схема объемной синхронизации гидропривода

с последовательным включением гидроцилиндров

В этом гидроприводе синхронность перемещений поршней гидроцилиндров обеспечивается за счет последовательного их соединения. Роль дозаторов в этом случае выполняют сами гидроцилиндры. Такой вариант синхронизации может быть рекомендован только в том случае, когда гидроцилиндры имеют одинаковые конструктивные размеры S₁ = S₂ = S₃.

На рис. 8.10 приведена упрощенная принципиальная схема гидропривода, в котором синхронное движение штоков гидроцилиндров 1 и 2 обеспечивается дозатором 3, представляющим собой двухкамерный гидроцилиндр.

Рис. 8.10. Схема объемной синхронизации с использованием

дозатора в виде двухкамерного гидроцилиндра

Точность синхронизации в такой схеме определяется только допусками на величину диаметров D1 и D2, так как объемный КПД гидроцилиндров в диапазоне рабочих давлений близок к единице.

В качестве дозатора могут использоваться и роторные гидромашины, имеющие достаточно высокий объемный КПД.

На рис. 8.11 приведена принципиальная схема гидропривода, в котором синхронное движение поршней двух гидроцилиндров 1 и 2 обеспечивается при помощи двух роторных гидромашин 3 и 5, валы которых жестко соединены между собой. При одинаковой нагрузке на штоках гидроцилиндров или малой разности между ними перепады давлений на гидромашинах 3 и 5 определяются практически механическими потерями, объемный КПД гидромашин близок к единице, и точность синхронизации определяется допусками на величину рабочих объемов гидромашин 3 и 5. Если нагрузки на штоках гидроцилиндров существенно отличаются, то одна из гидромашин начинает работать в режиме гидромотора, а другая в режиме насоса, т.е. перепады давления на

Рис. 8.11. Гидропривод с объемной синхронизацией

гидромашинах имеют разный знак. В соответствии с этим в гидромашинах возникают утечки рабочей жидкости через зазоры, что снижает точность синхронизации.

На рис. 8.12 представлен один из вариантов конструктивного исполнения делителя потока объемного типа, в котором в качестве дозатора применено многорядное зубчатое зацепление по типу шестеренного насоса.

Объемные способы синхронизации более экономичны, чем дроссельные, так как гидравлическое сопротивление дроссельных делителей потока достаточно велико.

Системы синхронизации, построенные на принципе дозирования, целесообразно использовать в гидроприводах большой мощности при значительной разности нагрузок на выходных звеньях гидродвигателей, используя при этом объемные дозаторы расхода, построенные на основе многокамерных гидроцилиндров.

Рис. 8.12. Делитель потока жидкости объемного типа