книги из ГПНТБ / Терехин, Н. И. Расчет параметров объемной гидравлической передачи машин инженерного вооружения учебное пособие

выходного звена не постоянна, а изменяется в зависимости от на­ грузки. Такие гидропередачи наиболее целесообразно применять в машинах с постоянной нагрузкой.

б) Гидравлические передачи с дросселем на выходе (рис. 12,6).

В этих гидропередачах дроссель устанавливается на сливной линии. Пренебрегая изменением потерь напора, получим, что дав­ ление pi будет равно р2 и будет оставаться постоянным независимо от нагрузки Р, так как давление в напорном трубопроводе опреде­

ляется настройкой предохранительного клапана. Давление рабо­ чей жидкости р3 перед дросселем будет зависеть от величины на- 1 рузки, приложенной к штоку поршня. Рассматривая условия рав­

новесия поршня, можно определить перепад давлений в дросселе

Полученное уравнение аналогично уравнению движения гидро­ передачи с дросселем на входе, а скорость движения поршня будет зависеть также от расхода дросселя, т. е.

Гидропередача с дросселем на выходе менее экономична по срав­ нению с гидропередачей, в которой дроссель установлен на входе. Это связано с тем, что в такой гидропередаче затрачивается мощ­ ность двигателя на преодоление противодавления. Однако благо­ даря двустороннему давлению на поршень гидропередача с вклю­ чением дросселя на выходе удобнее для условий работы со знако­ переменной нагрузкой, причем дроссель в таких гидропередачах может быть использован как тормоз. Механические характери­ стики гидравлической передачи с дросселем, установленным после­ довательно, приведены на рис. 13. При параметре регулирования Гдр=1 (при полностью открытом дросселе) характеристика назы­ вается основной, а максимальное значение скорости определяется

В рассматриваемой гидропередаче поток рабочей жидкости от насоса разделяется по двум направлениям: к гидродвигателю 1

40

через распределитель 3 и дроссель 2. Максимальное значение ско­

рости поршня зависит от положения дросселя (дроссель должен быть полностью закрыт). По мере изменения положения дросселя при открывании его часть рабочей жидкости будет отводиться на слив, a скорость гидродвигателя будет уменьшаться. Перепад дав­ ления в дросселе зависит от нагрузки двигателя и определяется из выражения

ЛР

Д/?др=— ~Ро-

Из этого следует, что схема гидравлической передачи с параллель­ ным включением дросселя также не может обеспечить получения постоянной скорости поршня при переменной нагрузке. Уравнение механической характеристики гидропередачи с параллельным включением дросселя имеет вид

Графическое изображение механических характеристик пред­ ставлено на рис. 14. Эти характеристики выходят из одной точки а, соответствующей скорости идеального хода поршня (Р = 0, Ро= 0). Положение точки b соответствует нагрузке

Л2/ др^ др '

В гидравлической передаче с дросселем, установленным парал­ лельно с гидродвигателем, потребляемая насосом мощность про-

41

лорциональна нагрузке двигателя, поэтому такая гидропередача более экономична по сравнению с гидропередачей с последова­ тельной установкой дросселя, в которой мощность насоса остается постоянной независимо от нагрузки. Если в гидропередаче будет установлен вместо дросселя регулятор расхода, то можно полу­ чить жесткую характеристику 1. В этом случае при срабатывании предохранительного клапана скорость гидродвигателя может уменьшиться до нуля.

Для гидравлических передач с возвратно-поступательным дви­ жением выходного звена с односторонним штоком эффект дроссе­ лирования при прочих равных условиях больше в том случае, когда дроссель установлен со стороны бесштоковой полости.

Для гидравлических передач вращательного движения с дрос­ сельным регулированием скорость вращения вала гидродвигателя

где М — момент нагрузки на валу гидродвигателя.

При дросселировании рабочей жидкости последняя нагревает­ ся. Если считать, что при отсутствии излучения рассеивание энер­

42

г) Гидропередачи с объемным регулированием.

Гидропередачи с объемным регулированием состоят из насоса регулируемой производительности и гидродвигателя, соединенных последовательно. Гидропередачи с объемным регулированием от­ личаются большой жесткостью характеристик, высокими динами­ ческими свойствами и достаточно высоким к.п.д., так как в них от­ сутствуют местные потери на дросселирование рабочей жидкости. Для оценки возможностей гидропередачи с насосом регулируемой производительности рассмотрим характеристики при идеальных условиях работы, принимая скорость вращения приводного вала насоса постоянной. Из равенства расходов насоса и гидродвига­ теля имеем

Откуда скорость вращения вала гидродвигателя

2 ти При идеальных условиях работы мощности насоса и гидродви­

гателя равны

где а 3 = qHn»p.

Следовательно, при идеальных условиях работы при выбранном значении давления р число оборотов гидродвигателя, момент на­

соса, мощность насоса и гидродвигателя пропорциональны пара­ метру регулирования насоса Un. Крутящий момент на валу гидро­

43;

остается величиной постоянной, независимо от параметра регули­ рования. Идеальные характеристики объемной гидропередачи при­ ведены на рис. 15. Из графика следует, что объемная гидропере­ дача может быть реверсируема за счет изменения направления по­ дачи рабочей жидкости. С уменьшением параметра регулирования UH происходит уменьшение скорости вращения вала гидродвига-

Р и с. 15. Характеристика гидропередачи с регули­ руемым насосом

Уравнение механической характеристики гидропередачи с регу­ лируемым насосом для реальных условий имеет вид

Графическое изображение механических характеристик приведено на рис. 16. Эти характеристики представляют семейство парал­ лельных прямых, каждой из которых соответствует определенная величина производительности насоса. При максимальном пара­ метре регулирования £/„тах скорость гидропередачи максималь-

44

на, а минимальное значение скорости соответствует минимальному значению параметра регулирования, т. е. UH= UHm]n:

этой характеристики определяется положение крайних точек а и в

М ст— QHTUJcw

а

произойдет остановка гид­ родвигателя. Это условие также характеризуется

Для машин инженерного вооружения наиболее целесообразной является работа гидравлической передачи при постоянной мощно­

сти и моменте аз функции М = / ^ — J. Это достигается при Qp =

= const. Тогда N = Q HpHUH. Для сохранения постоянства мощ­

ности при изменении расхода насоса необходимо поддерживать постоянство Qh/?h или p HUH при соблюдении условия

(101)

ИЛИ

( 102)

Это условие представляет ограничение производительности на­ соса при повышении давления, что позволяет резко ограничить мо­ мент, развиваемый гидродвигателем при малых' числах оборотов. Следовательно, момент гидродвигателя изменяется в зависимости

45

от давления рабочей жидкости (рис. 17). Анализ характеристики гидропередачи показывает, что при уменьшении UH до нуля вели­

чина момента (а следовательно, и давления) стремится к беско­ нечности. Предельное значение этих величин ограничивается уста­ новкой предохранительного клапана. На участке графика аЪ мощ­

ность остается постоянной, что соответствует рабочей части харак­ теристики. Точка а соответствует максимальной скорости гидродвигателя при UH= 1. Ми­

нимальное давление оп­ ределяется по формуле

Ртт = ■ N " \ • (ЮЗ)

*7н^н *1

Регулирование при A=const в рассматривае­ мой гидропередаче реко­ мендуется применять для диапазона давлений по­

рядка -^ -= 2 ч -5 , верх-

Рmin

ний предел при этом за­ висит от продолжительно­ сти процесса и характе­ ристики выбранных гид­ равлических машин.

Следует помнить о том, что увеличение диапазона регулирова­ ния в данном случае приводит к завышению мощности привода.

д) Гидравлические передачи с регулируемым гидродвигателем.

Указанные пе|редачи имеют насос постоянной производитель­ ности. Уравнение механической характеристики таких гидропере­ дач аналогично (61)

, __ Фнт _^ Л4СТ

(104)

При постоянном значении Л4СТ для идеальных условий получим:

46

Гидравлические передачи с регулируемыми гидродвигателями и нерегулируемыми насосами позволяют получить характеристику,

соответствующую режиму регулирования N = const, M = f l

И = (рис. 18).

Практически регулирование гидродвигателей применяется от­ носительно редко и осуществляется в строго определенных преде­ лах, так как этот вид регули­ рования связан с уменьшением величины передаваемого кру­ тящего момента. Пределы ра­ ционального регулирования гидродвигателя можно опреде­ лить графически (рис. 19).

Если момент внешней нагруз­ ки постоянен, то пересечение линии этого момента с графи­ ком момента гидродвигателя дает точку а. Вертикальная

линия, проведенная через эту точку, дает отрезок ОЬ, пока­

зывающий минимальное значе­ ние параметра регулирования £/Mmin гидродвигателя. Макси­

мальное значение идеальной скорости гидродвигателя опре­

деляется положением точки с. При уменьшении параметра регули­ рования UM меньше значения £/м .п скорость вращения вала гид­

родвигателя увеличивается, а величина крутящего момента умень­ шается. Допустимый параметр регулирования будет равен Ux.

Для сохранения давления в гидродвигателе в допустимых пре­ делах необходимо при изменении параметра регулирования гидро­ двигателя уменьшить величину момента нагрузки. Из уравнений

м к = кир ни м

1

следует, что при увеличении скорости гидродвигателя в — раз

^ м

момент должен быть уменьшен в Uu раз для того, чтобы сохра­ нить постоянным давление рм.

В рассматриваемой гидропередаче реверсирование может про­ изводиться с помощью гидродвигателя. Для этого параметр регу­ лирования UMуменьшают, скорость пм при этом возрастает, а мо­

47

мент М Ъ1, пропорциональный £/м, снижается. Когда момент Мм будет меньше момента внешней нагрузки М, гидродвигатель оста­

новится, а поток рабочей жидкости от насоса будет проходить на слив через предохранительный клапан. При изменении знака пара­ метра регулирования £/м вращение вала гидродвигателя возобно­ вится, но в обратном направлении и только тогда, когда возра­ стающий с увеличением UM момент гидродвигателя превысит зна­

чение момента внешней нагрузки. Вращение гидродвигателя при

этом должно начаться сразу с какой-то скоростью, постепенно уменьшающейся по мере возрастания UM. Из этого следует, что

реверсирование гидравлической передачи путем регулирования гидродвигателя неудовлетворительно, в то время как реверсиро вание насосом с плавным переходом через нуль более рационально и наиболее часто применяется на практике.

е) Гидравлические передачи с двумя регулируемыми гидравли ческими машинами.

При указанном способе регулирования удается не только рас­ ширить диапазон изменения скорости вала гидродвигателя, но и обеспечить регулирование по заданному закону. Уравнение меха­ нической характеристики гидропередачи с двумя регулируемыми машинами имеет вид

48

Теоретическое значение максимальной и минимальной скорости для идеальных условий может быть представлено уравнениями:

Совмещенные идеальные характеристики гидравлической пере­ дачи при раздельном регулировании насоса и гидродвигателя при­ ведены на рис. 20. Регулирование гидропередачи начинается с ре-

Р и с. 20. Характеристика гидропередачи при раздельном регулировании насоса и гидродвигателя

гулирования насоса при максимальном значении UH. Изменение

скорости при этом выражается прямой линией в левой части гра­

6м), что приводит к дальнейшему увеличению скорости вращения вала гидродвигателя, изменяющейся по гиперболической кривой на графике. Следовательно, при регулировании обеих гидромашин па­ раметр регулирования насоса изменяется от нуля до единицы, а параметр регулирования гидродвигателя от единицы до минималь­ ного значения, определяемого в соответствии с заданной внешней нагрузкой. Осуществляя совместное регулирование насоса и гидро­ двигателя, можно получить различные законы изменения выходной скорости гидропередачи.

В заключение отметим, что оценку гидропередачи по ее регу­ лировочным свойствам проводят по: