гидравлика / Объемные гидроприводы

Объемные гидроприводы

Объемные гидроприводы

Основные понятия и определения

Определение Объемным гидроприводом называется совокупность объемных гидромашин, гидроаппаратуры, гидролиний (трубопроводов) и вспомогательных устройств для передачи энергии и преобразования движения посредством жидкости.

Структурный состав. К числу гидромашин относятся насосы и гидродвигатели, которых может быть несколько. Гидроаппаратура – это устройства управления гидроприводом, при помощи которых он регулируется, а также средства защиты от чрезмерно высоких и низких давлений жидкости. К гидроаппаратуре относятся дроссели, клапаны разного назначения и гидрораспределители – устройства для изменения направления потока жидкости. Вспомогательными устройствами служат так называемые кондиционеры рабочей жидкости, обеспечивающие ее качество и состояние. Это различные отделители твердых частиц, в том числе фильтры, теплообменники (нагреватели и охладители жидкости), гидробаки, а также гидроаккумуляторы.

Классификация объемных гидроприводов

По типу движения выходного звена:

- ОГ поступательного действия

- ОГ вращательного действия

- ОГ поворотного действия

По виду источника энергии:

- насосные ОГ

- гидроаккумуляторы

- магистральные ОГ

По возможности регулирования скорости:

- регулируемые

- нерегулируемые

По характеру циркуляции рабочей жидкости:

- ОГ замкнутой циркуляции

- ОГ разомкнутой циркуляции

Преимущества и недостатки ОГ: Преимущества:

- бесступенчатое регулирование передаточного числа в широком диапазоне и возможность создания больших передаточных отношений;

- малая удельная масса;

- возможность простого и надежного предохранения двигателя от перегрузок;

- малая инерционность вращающихся частей, обеспечивающая быструю смену режимов работы;

- простота преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное;

- возможность расположения гидродвигателя на удалении от источника энергии и свобода компоновки.

Недостатки:

- КПД ОГ несколько ниже, чем КПД механических и электрических передач;

- условия эксплуатации ОГ влияют на его характеристики;

КПД ОГ снижается по мере выработки его ресурса из-за возрастания утечек жидкости;

- чувствительность к загрязнению рабочей жидкости и необходимость высокой культуры обслуживания.

Принципиальные схемы ОГ. На рис.1 приведены три принципиальные схемы, соответствующие трем классам ОГ.

а) – схема гидропривода поступательного движения.

б) – схема гидропривода поворотного движения.

в) – схема гидропривода вращательного движения.

Обозначения: 1 – регулируемый насос, 2 – гидродвигатель (на схеме а им является гидроцилиндр, на схеме б – поворотный гидродвигатель и на схеме в – гидромотор), 3 – гидрораспределитель (на схеме а – двухпозиционный, б – трехпозиционный с управлением от электромагнитов, в – трехпозиционный с ручным управлением), 4 – предохранительный клапан, 5 – бак.

Регулирование ОГ

Основными параметрами регулирования ОГ являются:

1) Vpx – изменение ее Vpx var

2) Vpx – стабилизация Vpx const

3) Синхронизация ГД

Дроссельный способ регулирования скорости ОГ. ОГ с дроссельным регулированием скорости ( ДР-регулированием ) широко применяется в качестве силового привода рабочих и управляющих органов различных механизмов и машин. ДР-регулирование обеспечивает высокую равномерность движения выходного звена на малых скоростях: объемные потери компенсируются избыточной подачей насоса. В зависимости от заданных условий дроссель может быть установлен в ОГ последовательно с гидродвигателем, либо параллельно ему.

Условными знаками на схемах обозначены:

Ц – цилиндр, ДР – дроссель, КП – предохранительный клапан, Ф – фильтр, Н – насос,

Б – бак, Р - гидрораспределитель.

Схема а) – последовательное включение дросселя на входе гидродвигателя. «На входе» допускает изменение Vpx только при положительной +F.

Схема б) – последовательное включение дросселя на выходе гидродвигателя. Допускает изменение Vpx при ± F, т.к. при любом F положение ДР «на выходе» независим (без нагрева).

Схема в) - последовательно включение дросселя на входе и выходе гидродвигателя. Имеет преимущества по сравнению с предыдущими вариантами, т.к. устраняет нестабильность Vpx, возникающую при изменении F.

Схема г) – параллельное включение дросселя. Регулирование Vpx производится изменением «проводимости»ДР только при +F.

Рабочий процесс ОГ с последовательным включением дросселя иллюстрируется рис.3 а. нерегулируемы объемный насос обеспечивает приблизительно постоянную подачу Qн в напорную гидролинию. Линия ав является характеристикой насоса, вс представляет собой линию ограничения давления действием переливного клапана. Вместе они составляют характеристику питающей установки гидропривода. Кривая dk является характеристикой ОГ, как гидроистемы, где Pпотр – потребное давление насоса, Q др – расход жидкости в гидродвигателе. Отрезок 0d выражает своей величиной перепад давления в гидроцилиндре, а линия dk – потери давления в гидролиниях. Рабочий режим ОГ характеризуется точкой k. При сравнительно малых нагрузках и больших открытиях дросселя рабочие точки находятся на ветви ав (точка k’).

Работа ОГ с параллельным включением дросселя рассмотрена на рис. 3 б. Здесь линия ав – характеристика насоса, 0r – характеристика дросселя, представляющая собой зависимость перепада давления на дросселе от расхода жидкости через дроссель при определенной степени его открытия. Характеристика питающей установки представлена кривой al путем вычитания из значений расходов, определяемых характеристикой насоса ав, значения расходов, определяемых 0r. Ее пересечение с характеристикой гидросистемы определяет рабочую точку k. С помощью дросселя можно обеспечить постоянную скорость выходного звена. Новому режиму работы соответствует точка k”. Скорость выходного звена увеличивается. Отметим случай предельного открытия дросселя – 0f и ad. Дальнейшее увеличение ДР приведет к реверсированию гидродвигателя и работе его в режимах насоса.

Объемное регулирование ОГ.

Существуют три варианта объемного регулирования ОГ:

- В ОГ с замкнутой системой циркуляции -

Область применения – ОГ поступательного и вращательного типа.

- В ОГ вращательно движения

- В ОГ вращательного движения

1) ОГ с замкнутой системой циркуляции (рис4.1)

Для компенсации утечек и температурных изменений Vрж, а также для исключения кавитации на входе в насос используется вспомогательный насос с подачей через КО.

Рис 4.1 Рис. 4.2

2) ОГ вращательно движения рис 4.2

Анализ регулирования:

Q_гм = q · n ; Mкр _м = Nv/n_м и n_гм = (q_н · n_н – r · p₁)/q_м

p₁ – давление в напорной гидролинии

r – коэффициент объемных потерь системы. Из равенства следует, что при q_м → 0, n_м → ∞. Момент, развиваемый мотором падает и ГМ тормозится под действием момента внутреннего трения. Он невелик.

3) ОГ вращательно движения

1. Запуск двигателя-привода при q_м = 0

2. Увеличение подачи H при q_м = q_{м max}

3. Регулирование H в диапазоне наибольших значений КПД.