Гидравлика и гидропривод

ния трубки /. Обычно мощность входного сигнала, воздейству­ ющего на перемещение струйной трубки, меньше мощности на выходе регулятора в несколько десятков тысяч раз. Регулято­ ры обладают высокой точностью и плавностью, но мало эко­ номичны. Они широко применяются в системах автоматическо­ го регулирования различных технологических процессов, в ча­ стности, в защите шахтных турбокомпрессоров от неустойчи­ вых режимов (антипомпажная защита) [13].

Если при заданной точности гидроусилитель не обеспечива­ ет достаточной выходной мощности для управления исполни­ тельным органом, то применяют регулятор с д в у х к а с к а д ­

Например, двухкаскадный гидроусилитель типа УДКГ-2 состо­ ит из первичного струйного усилителя, в котором вместо при­ емной сопловой плитки установлен вторичный золотниковый усилитель (сопловые отверстия находятся непосредственно в корпусе золотника). Первичный гидроусилитель создает только усилие, необходимое для перемещения золотника. Чтобы уменьшить расход рабочей жидкости, ее подводят к трубке пер­ вичного гидроусилителя под давлением около 0,3—0,5 МПа. Ко вторичному золотниковому гидроусилителю жидкость под­ водят уже под давлением 0,8—1,2 МПа. Двухкаскадные гидро­ усилители этого типа применяют в регуляторах подачи шахт­ ных турбокомпрессоров [13].

В практике используются также регуляторы с трехкаскад­ ными гидроусилителями [10, 11].

16.4. Применение гидропривода в горной промышленности

Основу современного очистного комплекса составляют гидрофицированная крепь, узкозахватный очистной комбайн (иног­ да струг), скребковый конвейер и крепь сопряжения. В каж­ дом из этих элементов неотъемлемой частью конструкции явля­ ется гидропривод: гидропривод с гидроцилиндрами — во всех механизированных крепях; гидропривод с гидромотором — поч­ ти в каждом механизме подачи очистного комбайна; гидромуф­ ты — в скребковых конвейерах [12J.

Гидропривод с гидроцилиндрами широко применяется так­ же в проходческих комбайнах и буровых станках, гидропривод с гидромоторами — в проходческих и нарезных комбайнах, в не­ которых предохранительных лебедках.

Механизированная гидрокрепь очистного комплекса пита­ ется рабочей жидкостью от унифицированной насосной стан­ ции, установленной в штреке, просеке или другой аналогичной горной выработке. Наибольшее распространение получила на-

зоз

сосная станция типа СНТ-32 '[8, 12], состоящая из двух насос­

ного двигателя. Горизонтальный трехплунжерный эксцентрико­ вый насос 1 с номинальной подачей 30 л/мин, давлением 32 МПа, мощностью 55 кВт и КПД 0,87 имеет свободные плун­ жеры, не связанные жестко с приводным эксцентриковым механизмом (см. рис. 11.2). При наличии подпора на входе в на­ сос не менее 0,3 МПа плунжеры прижимаются указанным дав-

лением к толкателям шатунов н составляют с ними как бы еди­ ное целое. Насос в этом случае обеспечивает нормальную подачу жидкости. При недостаточном давлении подпора плунжеры те­ ряют контакт с толкателями, и подача насоса прекращается — насос работает вхолостую, почти не потребляя энергии.

Установка низкого давления (подпиточная) предназначена для автоматического управления работой насоса высокого дав­ ления. Основными ее элементами являются: центробежный на­ сос 17, клапаны автоматического управления плунжерами 27 и 28, разгрузочный клапан 3, гидробак 20, гидроаккумуляторы 6, фильтры 19, направляющая, регулирующая и измерительная аппаратура.

Центробежный насос 17 (200 л/мин; 0,45 МПа; 2480 мин-1; 4,5 кВт) предназначен для создания необходимого подпора при работе насоса высокого давления. В отличие от объемных центробежный насос имеет нежесткую напорную характеристи­ ку, поэтому может нормально работать не только при номи­ нальной подаче, но и при подаче близкой к нулевой, что очень важно в данной системе при переводе насоса высокого давле­ ния на холостой ход.

Клапан автоматического управления плунжерами насоса 1, по существу, состоит из двух клапанов — основного 27 и вспо­ могательного (управляющего) 28. Последний может быть вы­ полнен в двух вариантах — с электромагнитным управлением от электроконтактного манометра 7 или с гидравлическим уп­ равлением (рис. 16.4,6).

При электрическом управлении (см. рис. 16.4, а) оба кла­ пана 27 и 28 до поступления сигнала к электромагниту закры­ ты. Включенный электромагнит, преодолевая сопротивление пружины клапана 28, открывает его, соединяя тем самым ли­ нию управления клапана 27 со сливной гидролинией. Из-за пе­ репада давления на дросселе клапана 27 сила давления жид­ кости на нижний торец этого клапана превышает суммарную силу давления пружины и пониженного давления жидкости после дросселя. В результате этого клапан 27 открывается, и рабочая жидкость от насоса 17 через клапан 27 и гибкий шланг 30 подводится к насосу /. При снятии сигнала от мано­ метра 7 электромагнит клапана 28 обесточивается, и клапан под действием пружины закрывается. После закрытия клапана 28 давление жидкости на торцах запорного элемента клапана 27 выравнивается, и он под действием пружины также закры­ вается.

Электроконтактный манометр 7 настраивают таким обра­ зом, чтобы электромагнит клапана 28 включался при давлении 26 МПа и выключался при давлении 32 МПа. Частого включе­ ния и выключения клапана 28 при этом не происходит благо­ даря наличию в системе гидропневмоаккумуляторов 6.

При гидравлическом управлении (см. рис. 16.4,6) электро­ магнитный манометр 7 в схеме отсутствует, а импульс на уп­ равление клапаном 28 поступает непосредственно от гидрома­ гистрали высокого давления (из той же точки, где стоял мано­ метр 7). Если сила давления жидкости на клапан не превыша­ ет силы сжатия пружины, то клапан 28 открыт, а следователь­ но, открыт и клапан 27. В итоге, насос 1 получает подпор от насоса 17. Если сила давления жидкости на клапан превысит силу сжатия пружины клапана 28, он закроется, а следователь­ но, закроется и клапан 27. Насос 1 начнет работать вхолостую при работающем насосе 17. Верхнее давление срабатывания клапана 28 равно 32 МПа, нижнее — на 20% меньше.

Манометры 26 и 29 показывают значения давления перед и после клапана 27. При открытом клапане 27 они регистриру­ ют практически одинаковое давление после насоса 17 и перед

для слива жидкости из низконапорного шланга 80 при нерабо­ тающем насосе 1, а перед клапаном 27 — для слива рабочей жидкости после насоса 17 в сливную гидролинию во избежание перегрева жидкости при неработающем насосе 1 в течение длительного времени. Разумеется, утечки через дренаж будут и при работающем насосе 1, однако они не будут влиять на его работу, так как подача насоса 1 значительно меньше подачи насоса 17, а давление последнего мало изменяется при измене­ нии подачи.

Разгрузочный клапан 3 предназначен для сброса рабочей жидкости из высоконапорного шланга 2 и насоса 1 после его выключения. Это, как и дренаж перед насосом 1, предотвраща­ ет стук плунжеров о толкатели во время работы насоса вхолос­ тую. При работе насоса 1 под нагрузкой золотник клапана 3 силой давления жидкости сжимает пружину и открывает про­ ход рабочей жидкости в гидромагистраль через обратный кла­ пан 4. При выключении насоса 1 пружина клапана 3 возвра­ щает золотник в исходное положение и, таким образом, сооб­ щает насос 1 с дренажной гидролинией. Обратный клапан 4 при этом исключает утечки рабочей жидкости из гидромагист­ рали.

Обратный клапан 9 предназначен для отсечки гидромагист­ рали от насосной станции и дублирует клапан 4. Манометр Ю показывает давление в гидромагистрали. Предохранительный клапан 5 предназначен для защиты станции от высоких дав­ лений. Давление настройки клапана — 36 МПа.

Электроконтактный манометр 8 предназначен для защиты станции от чрезмерно низких давлений (например, при разры­ вах гидромагистрали), а также от чрезмерно больших (в этом

случае он дублирует предохранительный клапан 5). Давление настройки этого клапана: нижнее — 2-М МПа, верхнее — 38 МПа. В обоих случаях контактный манометр 8 отключает двигатели насосов.

Реле давления 15 предотвращает работу насосов в режимах с отклонениями от нормального. При давлении менее 0,3 МПа реле 15 отключает двигатели насосов.

Контроль состояния фильтров 19 осуществляется маномет­ ром 13 и реле давления 14. При засорении фильтров и повы­ шении давления перед ними свыше 0,3 МПа реле 14 отключа­ ет двигатели насосов.

Крановый распределитель 12 предназначен для отключения станции от напорной гидромагистрали при выполнении ремонт­ но-профилактических работ на станции. Дроссель 11 служит для разгрузки напорной гидромагистрали от давления жидкос­ ти при ремонтных работах, а также для проверки зарядки гид­ роаккумуляторов, нагружения станции в предпусковом опробо­ вании, заливки жидкости в бак 20 из напорной магистрали со­ седней станции. Крановый распределитель 18 предназначен для отключения насоса 17 от бака 20 при ремонтных работах. С по­ мощью этого распределителя также производят заполнение гидробака 20 рабочей жидкостью из посторонней емкости 23 через шланг с фильтром 24. При этом необходимо соответству­ ющим образом переключить распределитель 16.

Кран 25 служит для выпуска воздуха из насоса 17, а фильтр-сапун 22 — для выравнивания давления воздуха в гид­ робаке 20 с давлением окружающей среды. Вместимость бака 1600 л. В баке расположен поплавковый уровнемер 21.

Для включения станции необходимо нажать кнопку «Пуск» и удерживать ее в нажатом состоянии 2—3 с. Этого времени достаточно для создания давления подпитки более 0,3 МПа и достижения давления в гидромагистрали более 2—4 МПа. При этом размыкается контакт нижнего давления манометра 8, давление в станции медленно нарастает до верхнего предела, а сама станция работает автоматически.

Как упоминалось выше, большинство очистных комбайнов имеет гидравлическую систему перемещения. Существует нес­ колько типов принципиально разных механизмов подачи (1Г405, Урал 37 и др.). Считается, что наиболее перспективны­ ми из них являются механизмы подачи комбайнов типа РКУ [12], обладающие рядом преимуществ: бесцепная цевочная си­ стема с двумя механизмами подачи и тормозная система, обес­ печивающая работу комбайна на наклонных пластах без пред­ охранительной лебедки. Гидравлический механизм подачи по­ зволяет плавно, бесступенчато регулировать скорость переме­ щения комбайна в широком диапазоне, надежно удерживать комбайн от сползания по конвейерному ставу на наклонных

пластах, управлять комбайном как автоматически, так и вруч­ ную. Основной насос данной системы снабжен нуль-установнте-

рами 13. Каждый гидромотор через систему зубчатых передач приводит во вращение цевочное колесо, находящееся в зацеп­ лении с цевочной рейкой, смонтированной на раме конвейера. Применение двух одинаковых механизмов подачи, расположен­ ных по краям корпуса комбайна, повышает надежность его работы. Комбайн может перемещаться и при одном действую­ щем механизме подачи.

Механизмы подачи снабжены тормозными системами, пред­ назначенными для удержания комбайна от сползания по кон­ вейерному ставу при нормальной работе и в аварийных ситуа­ циях. Тормозная система каждого механизма продублирована

исостоит из двух гидрозамков 12 и двух фрикционных муфт

15.Гидрозамки включены таким образом, что при любом на­ правлении потока рабочей жидкости в линии гидропередачи

мерном падении давления в гидроприводе, уменьшении перепа­

растормаживает фрикционные муфты 15. При снятии давления в гидролинии И пружины гидроцилиндров разжимаются и за­ тормаживают фрикционные муфты 15. Передача тормозного момента от фрикционных муфт к цевочным колесам осуществ­ ляется через роторы гидромоторов 13. Указанное торможение можно осуществить и вручную с помощью механизмов 14.

Подпитка основного насоса 1 рабочей жидкостью осуществ­ ляется от шестеренного насоса (на рисунке не показан) через гидролинию 5 и один из обратных клапанов 7, а именно, тот, который во время подпитки соединен со всасывающей гидроли­ нией. Обратный клапан 7, подключенный к напорной гидроли­ нии, закрыт в результате высокого давления создаваемого на­ сосом 1.

Перед поступлением в гидропередачу из подпитки масло предварительно фильтруется и охлаждается. Отвод масла из гидропередачи для охлаждения и очистки осуществляется из -всасывающей гидролинии через распределитель 8. Подключе­ ние распределителя к всасывающей гидролинии осуществляется автоматически под действием давления в нагнетательной гид­ ролинии. Слив масла из гидрораспределителя происходит через подпорный клапан 9 (давление подпора 1 МПа). Этот клапан гидролинией 10 соединен также с системой управления насо-

,сом 1.

Защита гидропередачи от перегрузок (недопустимого дав­ ления) осуществляется предохранительным клапаном непрямо-

го действия 3 (давление настройки 22,5 МПа), а подключение клапана 3 к напорной гидролинии — одним из обратных кла­ панов 2.

Предохранительный клапан 4 настроен на меньшее давле­

6 насосом 1. При этом подача последнего автоматически сни­ жается. Таким образом, клапан 3 открывается только в том случае, когда срабатывание клапана 4 не приводит по какойлибо причине к уменьшению давления в гидропередаче. Регули­ ровать подачу насоса 1 можно и вручную.

Насос 1 снабжен нуль-установителем, который при каждой остановке насоса автоматически возвращает систему его регу­ лирования в исходное состояние, соответствующее нулевой по­ даче. Таким образом, всякий последующий пуск насоса осу­ ществляется с нулевой подачи, т. е. вхолостую.

16.5. Техника безопасности

При эксплуатации гидроприводов с высоким давлением (более 10 МПа) необходимо создать безопасные условия для обслу­ живающего персонала от поражения струей жидкости. Для этого ограждают кожухом все участки гидролиний, которые не заключены в общий корпус машины. При обнаружении внеш­ них утечек жидкости немедленно останавливают насос и устра­ няют утечки. При высоком давлении в гидросистеме категори­ чески запрещается для устранения утечек подтягивать соедине­ ния трубопроводов, штуцеры и т. д.

Гибкие рукава и шланги не должны перекручиваться в про­ цессе эксплуатации. Контролировать их скручивание можно по продольным надписям основных параметров (диаметр, давле­ ние и т. д.), наносимым заводами-изготовителями. При обнару­ жении местных вздутий наружного покрова на рукавах и шлангах или при появлении хотя бы небольших утечек повреж­ денные участки немедленно заменяют новыми.

Запрещается эксплуатировать гидропривод высокого давле­ ния без манометра или при его неисправности. На шкале или корпусе манометра должна быть нанесена красная метка, со­ ответствующая наибольшему допустимому давлению в этой точке. Контроль за давлением в гидромагистрали крепей до­ пускается осуществлять по манометру, установленному на на­ сосной станции, а на местах — по индикатору давления.

Следует периодически проверять работу предохранительных клапанов. В случае отклонения давления срабатывания клапа­ на от настроечного более чем на 10% клапан должен быть за­ менен новым. Запрещается настраивать клапаны в шахтных

условиях. Настройка их должна производиться только на спе­ циальных стендах.

Гидроприводы с гидроаккумуляторами должны иметь уст­ ройства для отключения от гидросистемы. Гидропневмоаккуму­ ляторы, работающие при давлении свыше 1,6 МПа, следует заряжать нейтральным газом.

Шум, возникающий при работе насосных агрегатов с уста­ новленной мощностью до .12,5 кВт, не должен превышать уро­ вень звуковой мощности 75—95 дБ при частоте 63—8000 Гц, а с установленной мощностью свыше 12,5 кВт — 85—100 дБ при тех же частотах.

Если гидропневмопривод может работать в полуавтомати­ ческом или автоматическом режиме, то на пульте управления должно быть предусмотрено устройство для переключения при­ вода на ручное управление в наладочном режиме и соответст­ вующая сигнализация об этом.

При соблюдении необходимых мер предосторожности от поражения высоконапорными струями работа с нефтяными ма­ слами и другими жидкостями гидроприводов безопасна. Одна­ ко, при длительной работе с маслами необходимо пользоваться рукавицами или применять защитные мази, пасты для рук. Вскрытие тары с маслом нельзя производить инструментами, издающими при ударе искрообразование. После окончания ра­ боты с маслами необходимо вымыть руки теплой водой с мы­ лом.

При загорании масел допускаются все средства тушения, кроме воды, поэтому в местах хранения масел и расположения насосных станций необходимо иметь огнетушители, ящики с песком и лопаты. Промасленную ветошь следует складывать в металлические ящики с крышками, которые необходимо систе­ матически освобождать от использованной ветоши.

Предельно допустимая концентрация масляного тумана в воздушной среде составляет 5 мг/м3, предельно допустимая концентрация паров углеводородов масла в воздухе — 300 мг/м3.

Весьма опасны ожоги рабочей жидкостью. По этой причине категорически запрещается заменять плавкие защитные пробки в гидромуфтах неплавкими заглушками. Несоблюдение этого требования может привести к ожогам даже при соприкоснове­ нии с кожухом гидромуфты, а иногда и к возникновению по­

жара.

Все вращающиеся и быстродвижущиеся элементы гидро­ пневмоприводов вне корпуса машины должны быть закрыты ко­ жухами или, в крайнем случае, иметь ограждения.

Корпуса электродвигателей и их пусковую аппаратуру не­ обходимо заземлять. Заземление должна иметь и шахтная пневматическая сеть, которая может попасть под напряжение при соприкосновении с оголенными кабелями, контактным про-

зц

и одом и т. д . Ш а х т н а я пневматическая сеть д о л ж н а и м еть т а ­

кую коммутацию, чтобы ее можно было использовать для до­ ставки воды при тушении пожаров.

При снятии нагрузки пневмодвигатель может развить не­ допустимо большие обороты. В целях предупреждения «разно­ са» такие пневмодвигатели снабжаются регулятором скорости (см. 15.3, 15.4).

Для снижения аэродинамического шума на пневмодвигате­ лях необходимо устанавливать соответствующие глушители, конструкции которых должны быть рассчитаны также на улав­ ливание попавшего в воздух масла.

Вопросы для самопроверки

1.Почему ухудшаются характеристики гидропривода при попадании воздуха в рабочую жидкость?

2.По каким параметрам рекомендуется контролировать загрузку гид­

ропневмопривода? Почему?

3. К каким последствиям приводит перегрев рабочей жидкости гидро­ привода?

4.Перечислите возможные способы увеличения пускового момента (уси­ лия) гидродвигателя.

5.Дайте определение системы управления. Приведите примеры таких

систем.

6. Какими величинами в общем случае характеризуется система управ­ ления?

7. Дайте определение устойчивости объекта. Приведите пример.

12.Дайте определение обратной связи для регулятора.

13.Начертите и объясните схему регулятора с золотниковым гидроуси­ лителем.

14.Сравните между собой регуляторы с золотниковым, дроссельным и

при наличии в нем высокого давления?