13.9. Регулирование скорости гидропривода

При эксплуатации гидрофицированных машин, станков и механизмов возникает естественная необходимость в регулировании скорости выходного звена гидропривода. Известно, что эта скорость (угловая – вала гидромотора или линейная - штока гидроцилиндра) зависит от расхода подаваемой в гидродвигатель рабочей жидкости.

В зависимости от способа изменения этого расхода различают объемное и дроссельное регулирование. Тот и другой способы регулирования не зависят от кинематического признака гидропривода, но зависят от других факторов, в частности, от характера изменения нагрузки, выходной скорости гидродвигателя; определяются они и экономическими соображениями.

Рассмотрим объемный способ регулирования применительно к гидроприводу вращательного движения, а дроссельный – применительно к гидроприводу возвратно–поступательного движения.

13.9.1. Объемное регулирование

Расчетную частоту вращения вала гидромотора n₂ определяют из условий равенства подачи насоса Q₁ и расхода жидкости гидромотора Q₂, т.е. Q₁=Q₂ или W₁·n₁=W₂·n₂, откуда

,

где W₁, W₂ – рабочие объемы соответственно насоса и гидромотора.

Частота вращения вала насоса n₁ постоянна для гидроприводов с объемным регулированием, т.к. эта частота номинальна для приводящего двигателя, при которой к.п.д. двигателя будет максимальным.

Следовательно, регулирование частоты вращения гидромотора возможно тремя способами: изменением рабочего объема насоса (рис.13.10), гидромотора (рис. 13.11) или одновременно насоса и гидромотора (рис.13.12).

Рис.13.10 Рис.13.11 Рис.13.12

Первый способ применяют в гидроприводах поступательного, поворотного и вращательного движения, второй и третий – только в гидроприводах вращательного движения.

гидропривод с регулируемым насосом и нерегулируемым гидромотором является самым распространенным видом объемного регулирования (рис.13.10). Принцип работы гидропривода заключается в следующем. При включении приводящего двигателя насос 1 нагнетает рабочую жидкость по напорной линии в гидромотор 2, вал которого под действием крутящего момента вращается в определенном направлении. Из гидромотора 2 рабочая жидкость по сливной линии снова поступает в насос. Давление в гидросистеме р₁ зависит от нагрузки гидромотора:

,

где М₂ – крутящий момент гидромотора, Н·м; W₂ – рабочий объем гидромотора, м³; р_тр – потери давления в гидролиниях, Па.

Частоту вращения гидромотора регулируют, изменяя рабочий объем насоса, а направление вращения вала гидромотора изменяют благодаря реверсированию потока рабочей жидкости, создаваемого насосом. При этом сначала подачу насоса уменьшают до нуля, а затем увеличивают, но в противоположном направлении. В результате функции гидролиний меняются: сливная становится напорной, напорная – сливной.

На рис.13.13 показаны характеристики такого гидропривода с учетом следующих условий: n₁=const; W₂=const; p₂=const. Основные параметры гидропривода определяют по следующим формулам:

Рис. 13.13

гидропривод с регулируемым гидромотором и нерегулируемым насосом (рис.13.11) применяют значительно реже по сравнению с гидроприводами, которые имеют регулируемые насосы. На рис.13.14 показаны характеристики такого гидропривода с учетом следующих условий: n₁=const; W₁=const; р₂= const. Основные параметры гидропривода определяют по формулам

Рис. 13.14

Частота вращения гидромотора изменяется в рассматриваемом гидроприводе обратно пропорционально рабочему объему гидромотора. Например, чтобы увеличить частоту вращения гидромотора, необходимо уменьшить его рабочий объем (при этом уменьшается его крутящий момент). Теоретическая мощность привода (без учета потерь) в данном гидроприводе является постоянной. К недостаткам такого привода следует отнести сложность управления гидромоторами в случае их значительного удаления от операторов и ограничение минимального рабочего объема гидромотора, при котором момент, развиваемый гидромотором, становится равным или меньше момента внутреннего трения (самоторможение).

Гидропривод с регулируемым насосом и гидромотором. Для такого привода (рис.13.12) характерен больший диапазон регулирования частоты вращения и момента, развиваемого гидромотором. Обеспечение характеристики М₂=f(n₂), как показано на рис. 13.15, дает возможность использовать этот гидропривод в транспортных средствах, где необходимо осуществлять трогание машины с моментом M_max при очень малой скорости (n₂≈0). По мере разгона момент должен снижаться, а частота вращения увеличиваться. Это достигается уменьшением (регулированием) рабочего объема гидромотора. Применение регулируемого насоса увеличивает диапазон регулируемого привода, но из-за сложности двойного регулирования такой гидропривод пока не нашел широкого применения.

Рис.13.15.