6. Регулируемые гидроприводы с машинно-дроссельным управлением

В гидроприводах с машинно-дроссельным управлением изменение скорости движения выходного звена осуществляет­ся аппаратом, регулирующим расход жидкости, поступаю­щей в гидродвигатель, но при этом автоматически меняет­ся и подача насоса. Такие гидроприводы совмещают просто­ту управления, жесткость нагрузочной характеристики, воз­можность осуществления перемещений с малыми скоростями, свойственные гидроприводу с дроссельным управлением, эко­номичность, меньшие габариты гидробаков, присущие гид­роприводу с машинным управлением.

Гидроприводы с машинно-дроссельным управлением имеют две принципиальные схемы исполнения. В первой схеме обес­печивается работа регулируемого насоса при постоянном (малоизменяющемся) давлении в напорной гидролинии. Во второй — при переменном давлении, пропорциональном наг­рузке на гидродвигателе.

6.1. Гидроприводы с машинно-дроссельным управлением, работающие при постоянном давлении

Принципиальная схема гидропривода показана на рис. 6.1. Привод состоит из насоса H переменной подачи, оснащенно­го регулятором автоматического изменения подачи в зависи­мости от давления р_н в напор­ной гидролинии насоса. В каче­стве аппарата регулирования расхода жидкости может быть использовано любое дроссельное устройство, которое устанавли­вается в подводящей или отводя­щей гидролиниях гидродвигателя. В рассматриваемой схеме таким устройством является регулятор расхода РР, установленный на входе в гидроцилиндр Ц. Направляющий распределитель р выполняет свое обычное назначение.

Схема регулятора подачи насоса показана на рис. 6.2. В качестве примера рассмотрен аксиально-поршневой насос I с наклонным диском 4. Исполнительным устройством ре­гулятора является гидроцилиндр 3, на поршень которого с одной стороны действует усилие пружины, а с другой — давление жидкости p_н В исходном положении регулятора пружина устанавливает регулирующий орган насоса в поло­жение максимальной подачи. Дроссель 2 выполняет роль демпфера подвижного узла регулятора.

Максимальная подача насоса выбирается таким образов, чтобы при полностью открытом дросселе поршень гидроци­линдра перемещался бы с максимальной требуемой ско­ростью. Для уменьшения скорости проходное сечение дрос­селя прикрывается, тем самым уменьшается его пропускная способность. Это приводит к росту давления р_н которое, воз­действуя на поршень регулятора, смещает регулирующий орган насоса в положение меньшей подачи. Рост давления и перемещение регулирующего органа будут происходить до тех пор, пока подача насоса Q_н не станет равной про­пускной способности дросселя Q_др.

Таким образом, главной особенностью данного гидропри­вода является то, что подача насоса в каждый момент вре­мени пропорциональна скорости движения выходного звена гидродвигателя.

Гидропривод, выполненный по рассмотренной схеме, мо­жет функционировать без предохранительного клапана. Так, например, если полностью перекрыть дроссель регулятора расхода, вызванный этим рост давления р_н переместит пор­шень регулятора в крайнее левое положение (см. рис. 6.2), которое соответствует нулевой подаче насоса, т. е. защиту гидропривода от перегрузки давлением обеспечивает сам регулятор подачи насоса. Но предохранительный клапан в напорной гидролинии насоса все же устанавливается с целью повышения надежности работы гидропривода на случай отказа регулятора подачи.

Определим расходную характеристику насоса Q_н = f(р_н). Регулятор подачи насоса начинает работать при достижении в напорной гидролинии некоторого минимального уровня давления, который может быть определен из уравнения

р_нmin F_р = С_пр f_0, (6.1)

где F_р — площадь поршня регулятора; С_пр — коэффициент жесткости пружины; f₀ — предварительное сжатие пружины.

При давлении

подача насоса максимальна Q_н = Q_{н mах}. Некоторый наклон

расходной характеристики насоса определяется ростом внутренних утечек в насосе с увеличением давления (кри­вая 1, рис. 6.3).

При давлении р_н>р_нmin поршень цилиндра регулятора смещается и уравнение его равновесия принимает следую­щий вид:

Подставив в (6.4) выражение (6.2) и проведя преобразо­вания, получим

Этому режиму работы насоса на рис. 6.3 соответствует кривая 2. Из выражения (6.5) можем получить наибольшее давление на выходе из насоса, приняв Q_н = 0:

Таким образом, при изменении потребной подачи в гидро­приводе от Q_{н max} до Q_н = 0 давление насоса меняется в диа­пазоне от р_нmin до р_нmax. Определим неравномерность этого давления в виде

В насосах, в которых поршень регулятора непосредствен­но перемещает регулирующий орган насоса, 6=10—15% [8]. Такая относительно высокая неравномерность давления объясняется большой величиной перемещения поршня регу­лятора b и ограничениями в увеличении предварительного сжатия пружины f₀ из-за достаточно больших сил, необхо­димых для смещения регулирующего органа насоса.

Неравномерность давления желательно иметь как можно меньше, так как в этом случае более стабильными будут регулировочные характеристики дроссельного устройства и привода в целом, больше КПД привода, что будет показано ниже, а также снижается взаимовлияние нескольких гидро­двигателей, работающих от одного насоса. Неравномерность давления может быть уменьшена путем введения в регулятор следящего устройства, выполняющего роль гидроусилителя, перемещающего регулирующий орган насоса.