2.5.2. Объёмное регулирование

Объёмное регулирование – это регулирование изменением рабочих объёмов насоса или гидродвигателя применяется в гидроприводах средней и большой мощности подъёмно-транспорных и дорожно-строительных машин.

Коэффициенты полезного действия гидроприводов с объёмным регулированием достигают 0,65–0,75, что значительно выше, чем в гидроприводах с дроссельным регулированием.

Объёмное регулирование обеспечивает плавное изменение скорости поступательного или вращательного движения рабочих органов гидродвигателя, а также меньший нагрев жидкости, чем дроссельное регулирование.

Схема гидропривода с объёмным регулированием, состоящая из регулируемого реверсивного насоса 1 и нерегулируемого гидродвигателя, в частности гидроцилиндра 4, приведена на рис. 51. Схема также содержит предохранительные клапаны 2, обратные клапаны 3 и насос подпитки 5 с предохранительным клапаном. Предохранительные клапаны 2 служат для защиты гидропривода от перегрузок давления. Система подпитки предназначена для компенсации утечки жидкости из гидролиний и обеспечения безкавитационн ой работы насоса. Обратные клапаны установлены для направления жидкости от подпиточного насоса во всасывающую линию насоса 1, независимо от направления движения жидкости в левую или правую полость цилиндра.

Теоретическая подача, подача насоса

(2.25)

где рабочий объём насоса; скорость вращения ротора насоса.

Теоретическая подача гидромотора

(2.26)

Здесь рабочий объём гидромотора; скорость вращения ротора гидромотора.

Теоретическая подача гидроцилиндра

(2.27)

где скорость движения поршня гидроцилиндра; эффективная площадь поршня.

Приравнивая теоретическую подачу насоса с теоретическими подачами гидромотора и, соответственно, гидроцилиндра, имеем

(2.28)

(2.29)

Из формулы (2.28) следует, что скорость вращения ротора гидромотора можно изменять путём изменения скорости вращения ротора и рабочего объёма насоса, а так же за счёт изменения рабочего объёма гидромотора.

Скорость движения поршня зависит, как это следует из формулы (2.29), от скорости вращения ротора и рабочего объёма насоса, и от эффективной площади поршня.

2.6. Гидравлические аккумуляторы

Гидроаккумулятором называют устройство, предназначенное для накапливания потенциальной энергии в рабочей жидкости в период перерыва в ее потреблении гидродвигателями. При включении в работу гидродвигателей накопленная энергия жидкости срабатывается.

Применение гидроаккумулятора позволяет ограничить мощность насосов, а в системах эпизодического действия – обеспечить перерывы в работе насосов.

Важной ролью аккумулятора является использование его в качестве аварийного источника гидравлической энергии и гасителя гидравлических ударов.

Накапливание энергии гидроаккумуляторов может происходить за счёт подъёма груза – грузовые аккумуляторы (рис. 52, а),

сжатия или растяжения пружин – пружинные аккумуляторы (рис. 52, б ) или сжатия газа – пневмогидроаккумуляторы.

В еличину давления жидкости без учёта потерь трения поршня

где вес груза; площадь поршня.

Давление жидкости, создаваемое в пружинном аккукумуляторе усилием пружины,

Здесь сила предварительного сжатия пружины; жёсткость пружины; величина хода поршня; площадь поршня.

Наибольшее распространение в гидроприводах автомобилей имеют пневмогидроаккумуляторы, в которых накапливание потенциальной энергии происходит за счет сжатия газа.

Пневмогидроаккумуляторы можно разделить на две группы: без разделения жидкости от газа и с разделением этих сред, которые выполняются или с гибким разделителем, или с поршнем.

Пневмогидроаккумуляторы без разделителя имеют недостаток, заключающийся в непосредственном контакте рабочей жидкости и газа, который интенсивно растворяется в жидкости. При этом количество газа в пневмогидроаккумуляторе уменьшается в связи с насыщением жидкости газом.

В поршневых аккумуляторах нет гарантии предотвращению утечек проникновению газа в жидкость, особенно при износе уплотнений. Кроме того поршневые аккумуляторы имеют недостаток, связанный с потерей энергии в результате трения уплотнения поршня о поверхность цилиндра.

Баллонный пневмогидроаккумулятор с эластичным разделителем в виде баллона 2, в который с помощью вулканизации вмонтирован наполнительный газовый клапан 3, приведен на рис. 53. Зарядка жидкостью аккумулятора и питание ею гидросистемы выполняется через клапан 1. Низкие прочностные характеристики корпуса баллонных аккумуляторов ограничивают их применение в гидросистемах c давлением 10 МПа.

Д иафрагменный (мембранный) пневмогидроаккумулятор отличается быстродействием и компактностью и широко применяется в гидросистемах для снижения мощности насоса, и для сглаживания пульсаций давлений. При одинаковых рабочих объёмах мембранные пневмогидроаккумуляторы имеют меньшие габариты, по сравнению с баллонными пневмогидроаккумуляторами.

Схема диафрагменного пневмогидроаккумулятора показана на рис. 54. Корпус аккумулятора состоит из верхней 4 и нижней 2 полусфер, между которыми зажата мембрана 3, выполненная из эластичного материала. В основании мембраны закреплена специальная опора, которая защищает мембрану от разрушения при полной гидравлической разрядки аккумулятора.

Зарядка азотом мембранного пневмогидроаккумулятора производится через штуцер 5, а с помощью штуцера 1 аккумулятор соединяется с напорной линией гидросистемы. Для обеспечения полной герметичности эластичный разделитель изготавливают многослойным и покрывают поверхность, обращённую к газу, алюминием.