РЕГУЛИРОВАНИЕ ГИДРОПРИВОДА
Под регулированием понимается возможность изменения скорости движения выходного звена гидропривода. Изменение скорости движения выходного звена гидропривода достигается изменением подачи рабочей жидкости в гидродвигатели. Различают объемное и дроссельное регулирование.
Дроссельное регулирование
При дроссельном регулировании подача рабочей жидкости насосом постоянна . Изменение подачи рабочей жидкости в гидродвигатели происходит за счет сброса части подачи насоса в гидробак. Возможна установка дросселя последовательно с гидродвигателем или параллельно ему. Цифрами на рисунке обозначены: 1 - насос, 2 - предохранительный клапан, 3 - дроссель последовательно с потребителем, 4- дроссель параллельно потребителю, 5 - гидробак.
а - с параллельным включением дросселя;
б - с дросселем на входе гидродвигателя;
в - с дросселем на выходе гидродвигателя;
г - с четырехлинейным дросселирующим распределителем
Последовательное включение дросселя
осуществляется на входе в гидродвигатель, на выходе гидродвигателя, на входе и выходе гидродвигателя. При этом во всех трех случаях система регулирования скорости строится на принципе поддержания постоянного значения давления PH на выходе нерегулируемого насоса за счет слива части рабочей жидкости через переливной клапан. Поэтому система дроссельного регулирования с последовательным включением дросселей получила название система с постоянным давлением.
Гидропривод с дросселем на входе ( б) допускает регулирование скорости только при отрицательной нагрузке. При положительной нагрузке, направленной по движению поршня, может произойти разрыв сплошности потока рабочей жидкости, особенно при зарытом дросселе, когда поршень продолжает движение под действием сил инерции. При установке дросселя на выходе в случаях больших положительных нагрузок давление перед дросселем может превысить допустимый уровень. Поэтому для предохранения системы параллельно дросселю включают предохранительный клапан. Недостатком дроссельного регулирования является то, что при регулировании часть энергии тратится на преодоление сопротивления в дросселе и предохранительном клапане, вследствие чего повышается температура жидкости, а это отрицательно сказывается на работе гидросистемы. При дроссельном регулировании снижается КПД гидропривода, и отсутствует постоянство скорости движения выходного звена гидродвигателя при переменной нагрузке.
КПД гидропривода и КПД процесса регулирования при последовательной установке дросселя
V |
Q |
Q Qдр Sдр |
|
2 Рдр |
|
Q Qн Qкл |
|
S |
|
|
|||||
|
|||||||
|
|
|
|
|
Рн Рmax Pкл |
Рдр Рн PГ |
РГ |
Fн |
|
S |
||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
F |
|
|
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
Fн |
|
||||||
Q S |
|
|
|
|
Р |
|
|
н |
|
|
|
|
др |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
др |
|
|
|
|
|
н |
|
|
V |
|
|
|
|
|
Р |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
|
|
S |
|
|
|
|
|
н |
|
S |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Максимальная скорость поршня будет при полном открытии дросселя и отсутствии нагрузки.
|
|
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
др. max |
|
|
|
|
2 |
Рн |
|
|
|
|
|
|
ГП |
|
ПГ |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
Vmax |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
S |
|
|
|
|
|
|
|
NЗН |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
ГП |
NПГ |
|
NПН |
|
NЗГ |
|
|
|
|
|
NПН |
Н |
|
|
|
|
|
|
|
NЗГ |
|
ПУ |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
NЗН |
|
|
|
NПН |
NЗГ |
|
|
|
|
|
NЗН |
|
|
|
|
|
|
|
NПН |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
NЗГ РГ QГ |
|
N |
ПН |
Р Q |
|
|
|
ПУ |
РГ |
|
QГ |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н |
|
Н |
|
|
|
РН |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
QН |
||
|
Найдем мах КПД ПУ для гидроцилиндра в качестве двигателя |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||
QГ V S |
|
|
|
|
|
|
V |
QН |
|
|
|
|
|
|
QН Vmax S |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
max |
|
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
РГ |
|
|
|
|
|
V |
|
|
|
|
|
|
|
V |
|
|
|
|
Sдр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
РГ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
ПУ |
РН |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
V |
S |
|
|
|
|
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
Vmax |
|
|
|
|
|
|
|
др,max |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
max |
|
|
|
|
|
|
|
Н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Для удобства обозначим:
|
|
Sдр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
РГ |
|
|
|
||||||||
|
|
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P |
||||||||||||||||||||
|
Sдр,max |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
Vmax |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
РН |
||||||||||||||||
|
Тогда |
ПУ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
P |
V |
|
|
|
|
|
|
|
V |
S |
1 P |
отсюда |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
ПУ |
P V |
V 1 |
|
|
|
Максимальный КПД при |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
2 |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Р 1 V 2
S 2
S 1
Раскрыв скобки, взяв первую производную по относительной скорости и приравняв
ее "0" получим: |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
VОПТ 0,58 |
|
|
|
|
0.385 |
|||||
Р |
ПУ max |
|||||||||
|
||||||||||
|
|
|
|
|
ОПТ |
3 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Даже при оптимальном режиме работы гидропривода с дроссельным регулированием и последовательной установкой дросселя 58% подачи насоса направляется в гидродвигатель, а остальное сливается в бак. 2/3 давления насоса используется в гидродвигателе, а 1/3 теряется в дросселе.
При параллельном включении дросселя а) рабочая жидкость, подаваемая насосом, разделяется на два потока. один поток проходит через гидродвигатель, другой - через регулируемый дроссель.
В такой системе при постоянной внешней нагрузке FН = const, скорость движения будет изменяться от υ min до υmax при изменении Sдр от Sдр max до Sдр = 0. Поскольку в рассматриваемом гидроприводе давление на выходе насоса зависит от нагрузки PH = FH /S и не является постоянной величиной, такую систему называют системой с переменным давлением. Клапан, установленный в системе, является предохранительным. Эта система позволяет регулировать скорость только в том случае, если направление действия нагрузки противоположно направлению движения выходного звена гидропривода (отрицательная нагрузка
QГ Qн Qдр |
|
РН РГ Pдр |
РГ |
Fн |
|
|
|
|
|
|||||||||
S |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
2 Рдр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q |
S |
|
|
|
V |
1 |
(Q |
S |
2 |
|
F |
|
) |
|||||
|
|
|
||||||||||||||||
др |
|
др |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
S |
н |
|
др |
|
S |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
где S - эффективная площадь поршня; QН - подача насоса; Sдр - площадь проходного сечения дросселя; μ - коэффициент расхода; FН - нагрузка на шток поршня; ρ - плотность жидкости.
КПД процесса управления при параллельной установке дросселя
ПУ |
РГ |
QГ |
|
РН РГ |
Q |
|
Q Q |
||||
РН |
Г |
||||||||||
|
QН |
|
|
|
|
н др |
|||||
ПУ |
QН Qдр |
1 |
|
Qдр |
|
|
|
|
|||
|
|
QН |
|
|
|
||||||
|
|
|
QН |
|
|
|
|
||||
КПД процесса управления при параллельной установке дросселя определяется относительным расходом через дроссель или степенью его открытия.
Объемное регулирование
Для изменения скорости рабочих органов применяют системы, у которых вся жидкость от насосов поступает к гидродвигателю, а регулирование его скорости достигается изменением рабочего объема насоса или гидродвигателя.
Ступенчатой регулирование, являясь разновидностью объемного, обычно осуществляется или путем подключения в систему различных по производительности насосов (различных по расходу гидродвигателей).
