17.3. Принцип работы гидропривода

Принцип действия объемных гидроприводов основывается на высоком модуле упругости (ничтожной сжимаемости) жидкости и законе Паскаля. Согласно этому закону: всякое изменение давления в какой-либо точке покоящейся капельной жидкости не нарушает ее равновесия и передается в другие точки без изменения.

Для нахождения основных кинематических и силовых зависимостей гидропривода рассмотрим расчетную схему, показанную на рис. 17. 1.

Рис. 17.1. Расчетная схема гидродомкрата (гидропресса)

Цилиндры 4 и 5 заполнены жидкостью и соединены трубопроводом. Поршень первого цилиндра нагружен силой F₁, которая создаются внешней силой F_в посредством рычага 3. На поршень второго цилиндра действует внешняя нагрузка F₂. При перемещении поршня 1 вниз рабочая жидкость будет перемещаться вниз из цилиндра 4 по соединительному трубопроводу. Поршень первого цилиндра (гидродвигателя) нагружен силой F₁, которая развивается внешним усилием F_руч, которое прикладывается к ручке 3. Поршень второго цилиндра 2 (гидромотора) нагружается силой F₂.

При перемещении поршня 1 вниз (рабочий ход насоса) жидкость будет вытесняться из цилиндра 4 по соединительному трубопроводу в цилиндр 5, приводя его поршень 2 в движение. При этом в соответствие с законом Паскаля то же давление, которое создает поршень 1 , будет действовать на поршень 2 (незначительной потерей напора здесь пренебрегаем) , т.е. давление в системе будет во всех точках одинаковым .

Из рассмотренной схемы следует, что

, (17.1)

где , – площади поршней, , ,

, – диаметры цилиндров.

Тогда сила F₂

, (17.2)

или

. (17.3)

За один рабочий ход поршня 1 величиной h₁ из цилиндра 1 в цилиндр 2 выдавливается объем масла V, равный

, (17.4)

, – ход поршня цилиндра 1 и ход цилиндра поршня 2.

Согласно последнему выражению ход поршня 2 равен

. (17.5)

Усилие F₁ можно увеличить, применяя рычаг 3. Требуемая сила на рычаге F_рыч согласно условию равновесия рычага

, (17.6)

где , – плечи.

На рис. 17.2 показана принципиальная схема гидропресса, соотвествующая приведенной на рис. 17.1 расчетной схеме, которая может служить также и схемой домкрата. Для случая домкрата тело 10 – поднимаемый груз, для случая пресса – это неподвижная опора, связанная с фундаментом колоннами 8 (показаны штриховыми линиями), а тело 11 – прессуемый материал.

Кроме давления рабочей жидкости, важным параметром, характеризующим работу гидравлического привода, является объемная подача жидкости, которая представляет собой отношение объема подаваемой жидкости ко времени. Пренебрегая утечками и сжимаемостью жидкости можно записать

,

где – подача насоса;

– расход жидкости в гидродвигателе;

, (17.7)

где – объем перекачанной жидкости насосом за время перемещения поршня от нижней до верхней мертвой точки, л;

– площадь поршня;

– время перемещения поршня от нижней до верхней мертвой точки, мин.

Рис. 17.2. Принципиальная схема гидропресса (домкрата)